WO2023194384A1 - Charging infrastructure, vehicle contact unit, system and method for producing a conductive connection - Google Patents

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WO2023194384A1 PCT/EP2023/058853 EP2023058853W WO2023194384A1 WO 2023194384 A1 WO2023194384 A1 WO 2023194384A1 EP 2023058853 W EP2023058853 W EP 2023058853W WO 2023194384 A1 WO2023194384 A1 WO 2023194384A1
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contacts
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control
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Friedrich Lobenstock
Fabian Luttenberger
Thomas Schanzer
Sebastian Lassacher
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    • H02J7/0045Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries characterised by the mechanical construction concerning the insertion or the connection of the batteries

Definitions

  • the invention relates to a charging infrastructure for establishing a conductive connection with a vehicle contact unit.
  • the invention further relates to a vehicle contact unit for establishing a conductive connection with a ground contact unit.
  • the invention relates to a system for establishing a conductive connection.
  • the invention further relates to a method for establishing a conductive connection between a ground contact unit and a vehicle contact unit.
  • the vehicle batteries In the case of at least partially electrically powered vehicles, such as plug-in hybrid vehicles and purely electric vehicles, the vehicle batteries must be charged regularly, preferably after each journey.
  • the vehicle is connected to a corresponding power source, usually using a plug, for example a so-called type 2 plug, which must be manually plugged into a corresponding socket on the vehicle by a person. This also ensures that the plug is guided so that contact is made in a defined manner.
  • ground contact units for vehicle battery charging systems that are provided on the ground are also known.
  • the ground contact units can automatically establish a conductive connection with a corresponding vehicle contact unit provided on the vehicle to be charged in order to charge the vehicle.
  • the vehicle contact unit can be provided on the underbody of the vehicle, moving downwards in order to establish electrical contact with the ground contact unit.
  • the ground contact unit is designed as a so-called matrix charging pad, as shown in WO 2019/052962 A1.
  • the ground contact unit includes a large number of contacts, which are matrix-like are arranged, wherein the contacts can be contacted by means of the vehicle contact unit in order to establish an electrical connection between the ground contact unit and the vehicle contact unit.
  • the vehicle contact unit is precisely aligned with respect to the ground contact unit before a connector of the vehicle contact unit contacts the ground contact unit at a defined point.
  • no guidance is provided for the vehicle contact unit and/or no precise contacting, in which case a contact point of the connector of the vehicle contact unit on the ground contact unit must be detected.
  • the correspondingly occupied contacts of the ground contact unit are switched on in order to establish the electrical connection via these contacts.
  • the object of the invention is to provide a cost-effective way of detecting contact.
  • the object is achieved according to the invention by a charging infrastructure for establishing a conductive connection with a vehicle contact unit.
  • the charging infrastructure includes a ground contact unit that has a plate-shaped base body and a plurality of contacts that are arranged on a loading surface of the base body, against which the vehicle contact unit can come into contact.
  • the multiple contacts include at least one protective conductor contact, power contacts and at least one control contact for detecting contact.
  • the at least one protective conductor contact is hard-wired.
  • the power contacts are assigned to at least one potential level.
  • the at least one control contact is designed separately from the power contacts and separately from the at least one protective conductor contact.
  • a vehicle contact unit for establishing a conductive connection with a ground contact unit.
  • the vehicle contact unit has several contacts that can come into contact with a loading surface of the ground contact unit.
  • the vehicle contact unit is translational and/or rotational in one direction Loading area can be moved on a parallel plane.
  • the multiple contacts include at least one protective conductor contact, power contacts and at least one control contact for detecting contact.
  • the at least one protective conductor contact is hard-wired.
  • the power contacts are assigned to at least one potential level.
  • the at least one control contact is designed separately from the power contacts and separately from the at least one protective conductor contact.
  • the basic idea of the invention is to detect contacting of the ground contact unit or the vehicle contact unit when establishing the conductive connection by providing a separately designed control contact through which a control signal can be passed, whereby it is determined whether there is contact between the vehicle contact unit and the ground contact unit is present, i.e. a conductive connection.
  • the control contact is designed separately from the power contacts and separately from the at least one protective conductor contact, so that a dedicated control signal can be used to detect the corresponding contact.
  • the control signal is not a modulation or a high-frequency property of a signal that is provided and evaluated via one of the power contacts, but rather a dedicated control signal.
  • the control signal is a signal that is related to the protective earth (PE), i.e. PE-related.
  • the at least one protective conductor contact is hard-wired, which means that the corresponding protective conductor contact always serves as a protective conductor. It is therefore not possible for the protective conductor contact to be connected to a potential level intended for charging the vehicle, whereby the protective conductor contact could function as a power contact.
  • the respective power contacts are assigned to the at least one potential level via at least one contact switch, which makes it possible to switch the individual power contacts potential-free. This is the case, for example, if not all power contacts contribute to the conductive connection when contacting is made. The corresponding power contacts, which are not just conductive connections contribute, can therefore be switched potential-free via the contact switches.
  • At least two power contacts are assigned to the same potential level.
  • more than one power contact is provided per potential level.
  • the multiple power contacts that are connected to a potential level therefore represent a power contact level.
  • the respective power contacts of a power contact level can be connected in groups to different potential levels by providing a corresponding switching unit.
  • the switching unit can be set up to selectively connect power contacts of a first power contact level to a first potential level or a second potential level.
  • all power contacts of a power contact level can be connected to a selected potential level via the switching unit.
  • power contacts of different power contact levels are not connected to a common potential level.
  • potential layers are provided, with at least two power contacts being assigned to each potential layer.
  • two potential layers or four potential layers are provided. This depends on whether, for example, it is a direct current application (“DC application”) or an alternating current application (“AG application”), in particular a three-phase current application.
  • DC application direct current application
  • AG application alternating current application
  • three-phase current application with four potential positions, these can be formed by a neutral position (N) and three phase positions (L1, L2, L3).
  • the charging infrastructure includes a monitoring circuit that is set up to monitor the contacting of the at least one control contact.
  • the monitoring circuit can be set up to determine a placement position of the vehicle contact unit. The detection of the contact merely ensures that there is contact with the vehicle contact unit somewhere on the loading surface of the ground contact unit, which can be determined accordingly by the monitoring circuit, which does this via the control contact current control signal is detected.
  • all control contacts are supplied with a control signal in a simple manner, with a continuous connection via one of the control contacts being recognized during contacting.
  • it is not yet possible to determine the placement position i.e. where the vehicle contact unit contacts the ground contact unit.
  • the monitoring circuit can also be set up to determine the placement position of the vehicle contact unit on the loading area of the ground contact unit. This means that the position on the ground contact unit, in particular the loading area, at which the vehicle contact unit contacts the loading area can be determined. This is possible, for example, by applying the control signal to the control contacts individually or in groups in order to first determine a rough area on the loading area of the ground contact unit. Theoretically, the control contacts could also be subjected to different control signals, with an evaluation of the control signal of the continuous connection then allowing a conclusion to be drawn about the placement position of the vehicle contact unit.
  • the at least one control contact and the power contacts are designed in such a way that the connection via the at least one control contact is first broken off before the connection via the power contacts is broken off.
  • the monitoring circuit which detects that the connection is broken via the control contact, to control a shutdown device so that the corresponding power contacts are switched potential-free before the connection is broken via the power contacts. This effectively prevents arcs or other effects that should be avoided.
  • the tearing of the conductive connection can be detected in particular in a direction that is perpendicular to the contacting direction, i.e. in the plane in which the contacting is present. It is determined whether the Vehicle contact unit slips or shifts relative to the ground contact unit, as a result of which the connection via the at least one control contact can be broken.
  • the shutdown device can include a main switch, for example a contactor.
  • the main switch can then be opened to create galvanic isolation.
  • the shutdown device can include an electronic power control that reduces the applied potential to a non-critical value.
  • activating the shutdown device corresponds to error protection, since the state of the contact switches is checked, with the main switch being opened in the event of a fault in order to switch the contacts potential-free and/or the value of the applied potential being reduced. Alternatively or additionally, this is done if the existing contact suddenly breaks off or is not terminated in a controlled manner.
  • the monitoring circuit can be provided as part of the charging infrastructure or in the vehicle, so that the corresponding monitoring can also be carried out on the vehicle side.
  • the at least one control contact has a smaller area than the at least one protective conductor contact and/or than one of the power contacts, in particular than each of the power contacts. This ensures that when the vehicle contact unit is displaced relative to the ground contact unit, the connection established via the at least one control contact is first torn off before the connection via the power contacts and/or the connection via the protective conductor contact is torn off. In this respect, the power contacts can be actively switched to potential-free before their connection breaks and/or an arc occurs.
  • the plurality of contacts include at least two control contacts, so that the charging infrastructure is set up to detect a contacting orientation of the vehicle contact unit on the loading area by means of the at least two control contacts.
  • the plurality of contacts include two categories of control contacts that differ in terms of control signals used that are passed through the control contacts become.
  • the control signals are inverted to one another and/or have different signal shapes so that they can be distinguished from one another. Electrical errors such as short circuits or shunts can be reliably detected.
  • the corresponding control signals, which run via the at least two different control contacts are generated at a time offset from one another, as a result of which no valid signal would be generated in the event of any short or shunt circuits.
  • the at least two control contacts which are located in a contact area which is formed when the conductive connection between the vehicle contact unit and the ground contact unit is established, it can be ensured that the relative orientation of the vehicle contact unit to the ground contact unit can be determined. Based on the determined orientation, the power contacts can then be connected to corresponding potential positions in order to provide an interconnection of the power contacts that is coordinated with respect to the determined relative orientation.
  • the at least one protective conductor contact can be formed by a continuous surface which provides a protective conductor level which is broken through by the power contacts and/or the at least one control contact.
  • the corresponding protective conductor level is also referred to as the PE level (“PE plane”).
  • PE plane PE level
  • a connection surface for example a loading surface of the ground contact unit, can be formed largely by the protective conductor contact, with the corresponding power contacts being arranged in the plane formed by the protective conductor contact, in particular with an annular insulating area in order to protect the power contacts from the protective conductor.
  • Contact i.e. the corresponding protective conductor level, to be electrically isolated.
  • the control contact can be electrically insulated from the protective conductor level with an annular insulating area.
  • the contacts are designed such that the at least one control contact loses contact with the ground contact unit earlier than the power contacts and/or the at least one protective conductor contact during a relative movement of the vehicle contact unit to the ground contact unit.
  • the at least one protective conductor contact in the event of a relative movement of the vehicle contact unit to the ground contact unit later than the power contacts lose contact with the ground contact unit.
  • the at least one control contact is smaller and/or shorter or has a smaller spring travel than the power contacts and/or the at least one protective conductor contact.
  • the at least one control contact is smaller and/or shorter or has a smaller spring travel than the power contacts. This ensures that a connection established via the at least one control contact is torn off before a connection at the power contacts or at least one protective conductor contact would be torn off.
  • the corresponding contacts are designed to be resilient, with the corresponding spring travels being different, in order to ensure that the corresponding connections break off at different times during a relative movement of the vehicle contact unit to the ground contact unit.
  • the at least one protective conductor contact loses contact last during a relative movement of the vehicle contact unit to the ground contact unit. In other words, the contact via the at least one protective conductor contact breaks off last.
  • the at least one protective conductor contact is designed to be larger than the at least one control contact and/or the power contacts.
  • the at least one protective conductor contact of the vehicle contact unit in particular the center of the at least one protective conductor contact, is arranged on a circular line with a radius that is larger than a radius of a circular line on which the at least one protective conductor is located -
  • Contact of the ground contact unit is arranged, in particular the center of the at least one protective conductor contact.
  • the at least one protective conductor contact of the ground contact unit in particular the center of the at least one protective conductor contact, is arranged on a circular line with a radius that is larger than a radius of a circular line on which the at least one protective conductor contact is located.
  • Contact of the vehicle contact unit is arranged, in particular the center of the at least one protective conductor contact. This has to The result is that the connection via the protective conductor contacts is the last to break during a relative movement of the vehicle contact unit to the ground contact unit.
  • the respective protective conductor contact can be arranged on a circular line that has a different radius than neighboring power contacts and/or control contacts.
  • a system for establishing a conductive connection having a vehicle contact unit with several contacts, which include at least one protective conductor contact, power contacts and at least one control contact for detecting contact.
  • the system also has a ground contact unit with a plate-shaped base body and a plurality of contacts, which are arranged on a loading surface of the base body and include at least one protective conductor contact, power contacts and at least one control contact for detecting contact.
  • the at least one protective conductor contact is hard-wired, i.e. that of the vehicle contact unit and that of the ground contact unit.
  • the respective power contacts i.e. those of the vehicle contact unit and those of the ground contact unit, are assigned to at least one potential level.
  • the respective at least one control contact i.e. that of the vehicle contact unit and that of the ground contact unit, is designed separately from the power contacts and separately from the at least one protective conductor contact.
  • the vehicle contact unit can be moved translationally and/or rotationally in a plane parallel to the loading area.
  • the system includes a monitoring circuit and a signal generator. In addition, the system is set up to apply a control signal to at least one control contact of the ground contact unit or the vehicle contact unit by means of the signal generator.
  • the system is also set up to detect contacting of the ground contact unit by means of the monitoring circuit, which is set up to receive and evaluate the control signal generated by the signal generator, which in the contacted state via the at least one control contact of the vehicle contact unit and / or the at least one control contact of the ground contact unit running.
  • the monitoring circuit which is set up to receive and evaluate the control signal generated by the signal generator, which in the contacted state via the at least one control contact of the vehicle contact unit and / or the at least one control contact of the ground contact unit running.
  • the contacts of the ground contact unit and the contacts of the vehicle contact unit are designed such that a connection via the protective conductor contact of the ground contact unit and the protective conductor contact of the vehicle contact unit remains when the connections via the power contacts during a relative movement of the vehicle contact unit to the ground contact unit have already been torn off, in particular due to a relative movement of the vehicle contact unit to the ground contact unit.
  • a relative displacement of the vehicle contact unit to the ground contact unit is determined, which is perpendicular to the contacting direction, provided that this results in the connection established via the protective conductor contact breaking off.
  • a further aspect provides that the at least one control contact of the ground contact unit and/or the at least one control contact of the vehicle contact unit are or is designed such that a connection via the control contact of the ground contact unit and the control contact of the vehicle contact unit is broken during a relative movement of the vehicle contact unit to the ground contact unit before the connections via the power contacts are broken.
  • the corresponding control contact can, for example, be made smaller in terms of area than the other contacts. In any case, it is ensured that the monitoring circuit first detects that the connection running via the control contact is no longer present, whereby the monitoring circuit can correspondingly control a shutdown device, which, for example, switches the power contacts potential-free.
  • the object is achieved according to the invention by a method for establishing a conductive connection between a ground contact unit and a vehicle contact unit.
  • the vehicle contact unit has several contacts, which include at least one protective conductor contact, power contacts and at least one control contact for detecting contacting.
  • the ground contact unit has a plate-shaped base body and a plurality of contacts which are arranged on a loading surface of the base body and at least one protective conductor contact, power contacts and at least one Include control contact for detecting contact.
  • the at least one protective conductor contact is hard-wired.
  • the respective power contacts are assigned to at least one potential layer, with the respective at least one control contact being designed separately from the power contacts and separately from the at least one protective conductor contact.
  • the vehicle contact unit can be moved translationally and/or rotationally in a plane parallel to the loading area.
  • the procedure includes the following steps:
  • the continuous connection can be provided between the control contact of the ground contact unit and the control contact of the vehicle contact unit.
  • the control contact of the ground contact unit forms a continuous connection with the protective conductor contact of the vehicle contact unit, with a continuous connection also being established.
  • this positioning also represents a desired contacting of the ground contact unit, in which a charging current can be released, which can flow via the corresponding power contacts in order to charge the battery of the vehicle.
  • a contact area of the vehicle contact unit on the ground contact unit is identified by rotating the vehicle contact unit relative to the ground contact unit and/or switching through several control contacts of the ground contact unit individually and/or in groups.
  • Several control contacts can be provided on the ground contact unit, which are switched through individually or in groups, for example, in order to determine whether there is a conductive connection via one of the control contacts, which are switched through accordingly. In this way, a position of the vehicle contact unit on the ground contact unit can first be roughly determined.
  • an orientation of the vehicle contact unit relative to the ground contact unit is identified by applying different control signals to at least two control contacts of the ground contact unit or the vehicle contact unit.
  • the relative orientation can be determined. For this purpose, two different control signals are placed on two control contacts that are in the contact area. This can then be used to determine what the corresponding orientation of the vehicle contact unit is relative to the ground contact unit. Based on the recorded orientation, the corresponding power contacts can then be connected to specific potential levels to ensure an optimal charging process.
  • a cleaning check is carried out by applying a low protection voltage to the at least one control contact of the ground contact unit, with an insulation check being carried out between two contacts of the ground contact unit.
  • a cleaning check is carried out by applying a low protection voltage to the at least one control contact of the ground contact unit, with an insulation check being carried out between two contacts of the ground contact unit.
  • contact protection monitoring can be carried out to ensure that unintentional contact with accessible contacts is possible. Touch protection monitoring is carried out continuously during conductive charging. In addition, it can also be provided that the contact protection monitoring is carried out immediately before the charging process.
  • the respective switching positions of the contact switches are monitored, which are assigned to the power contacts which are not contacted. These are the power contacts that do not belong to a subset of the contacted contacts, which is why they are accessible from outside.
  • the subset of contacted contacts corresponds to the contact area.
  • the subset of the multiple contacts is therefore assigned to a contacting area of the loading area, which is formed by a component of the vehicle contact unit is covered when a conductive connection is established between the ground contact unit and the vehicle contact unit.
  • the corresponding subset i.e.
  • the number of multiple contacts that are in the contacting area depends on the size of the ground contact unit and/or the size of the corresponding component of the vehicle contact unit, which interacts with the contacts of the ground contact unit for the conductive connection, for example a connector of the vehicle contact unit .
  • the accessible contacts can also be referred to as exposed contacts because they are not covered by the vehicle contact unit when the conductive connection is present.
  • the touch protection monitoring via the switching positions of the contact switches checks whether the corresponding power contacts are switched potential-free, as is intended for the exposed power contacts, i.e. the power contacts that do not form the conductive connection with the vehicle contact unit.
  • the continuous contact protection monitoring can consist of continuously monitoring whether the conductive connection that has already been established is maintained or whether the conductive connection that has been established has been broken. For this purpose, it may be sufficient if at least one of the contacts in the subset is checked because it had previously been contacted.
  • the at least one contact of the subset that is used for the continuous touch protection check can be the control contact through which the control signal is passed, which is monitored accordingly.
  • the touch protection monitoring can be carried out using the monitoring circuit, which monitors the switching position of the contact switches and/or the continuous contacting of the corresponding contact of the subset, i.e. that of the control contact.
  • the ground contact unit has more contacts than the contacts that are used for conductive active connection between the ground contact unit and the vehicle contact unit are required. This ensures, among other things, that the vehicle does not have to come to a stop exactly over a specific area of the ground contact unit, which results in greater flexibility.
  • the component of the vehicle contact unit that covers the contact area can be a movable part of the vehicle contact unit, for example a movable loading trunk or similar, which is moved starting from an underbody of the vehicle in the direction of the ground contact unit in order to establish the conductive connection.
  • the movable part of the vehicle contact unit can also be generally referred to as a connector.
  • a defined control signal can be fed in via the at least one control contact of the vehicle contact unit or the ground contact unit, which interacts with an associated contact of the other unit, for example a control contact, whereby a circuit is closed in which the corresponding control signal can be evaluated.
  • the orientation of the vehicle contact unit with respect to the ground contact unit can be determined when the conductive connection is present, i.e. the contacting orientation. Regardless of this, it is possible to form two channels with two control contacts, which creates appropriate redundancy.
  • the control signal can be a safety extra-low voltage.
  • the contacts are designed and arranged in such a way that at least two control contacts of the vehicle contact unit and/or two control contacts of the ground contact unit are always part of the contacted contacts in a contact area.
  • FIG. 1 shows a schematic overview of a system according to the invention with a charging infrastructure according to the invention and a vehicle contact unit according to the invention
  • FIG. 2 shows a schematic top view of a ground contact unit of a charging infrastructure according to the invention according to one embodiment
  • FIG. 3 shows a schematic top view of a ground contact unit of a store infrastructure according to the invention according to a second embodiment
  • Figure 4 shows a schematic representation of the electrical connection of the power contacts in a charging infrastructure according to the invention.
  • Figure 5 shows a schematic overview of a process that represents a method according to the invention for establishing a conductive connection between a ground contact unit and a vehicle contact unit.
  • FIG. 1 shows a system 10 which shows an electrical charging infrastructure 12 and an at least partially electrically operated vehicle 14.
  • the system 10 can also be referred to as a vehicle battery charging system.
  • the vehicle 14 has a vehicle contact unit 16, which can establish a conductive connection with a ground contact unit 18 of the electrical charging infrastructure 12 in order to charge a battery of the vehicle 14, not shown here.
  • the electrical charging infrastructure 12 has a monitoring circuit 20 and a shutdown device 22, which can be completely integrated in the ground contact unit 18.
  • the monitoring circuit 20 can be arranged partly in the ground contact unit 18 and partly in a monitoring unit 24 which is designed separately from the ground contact unit 18.
  • the monitoring circuit 20 and the shutdown device 22 are both arranged completely in the separately designed monitoring unit 24.
  • the separately designed monitoring unit 24 is therefore optional, which is why it is shown in dashed lines in Figure 1. Likewise, the monitoring circuit 20 and the shutdown device 22 are shown in dashed lines, since their respective positions can be different depending on the embodiment. In any case, the separately designed monitoring unit 24 would be electrically connected to the ground contact unit 18, as indicated in Figure 1.
  • the monitoring circuit 20 and/or the shutdown device 22 are provided on the vehicle side.
  • the ground contact unit 18 of the charging infrastructure 12 is shown in a top view according to an embodiment.
  • the ground contact unit 18 has a plate-shaped base body 26 which has a loading surface 28 which is exposed before the conductive connection is established.
  • the loading area 28 is an exposed loading area when the contact between the ground contact unit 18 and the vehicle contact unit 16 is made.
  • the loading area 28 can in principle be covered by a cover (not shown here) when not in use, so that the loading area 28 is protected from environmental influences, among other things.
  • the corresponding cover can be removed manually or automatically, making the loading area 28 freely accessible.
  • contacts 30 are provided on the loading surface 28, which are different types of contacts.
  • the contacts 30 include, among other things, several power contacts 32, which are used to charge the battery of the vehicle 14.
  • a charging current flows through at least some of the power contacts 32.
  • the corresponding power contacts 32 are for this purpose basically assigned to at least one potential layer 34, as will be explained below.
  • the ground contact unit 18 is designed as a three-phase ground contact unit 18, which means that the individual power contacts 32 can be assigned to four different potential positions 34, namely the neutral position N and the phase positions L1, L2 and L3.
  • the neutral position N is also referred to as the neutral conductor. These are therefore the corresponding potential levels N, P1, P2 and P3.
  • a corresponding three-phase connection 35 is therefore provided, in particular at the ground contact unit 18.
  • the power contacts 32 are therefore divided into power contact levels P1, P2, P3, P4 or assigned to the power contact levels, which are also referred to as “pin layers”.
  • first power contacts 32-1 which are assigned to the first power contact level P1
  • second power contacts 32-2 which are assigned to the second power contact level P2
  • third power contacts 32-3 which are assigned to the third power contact level P3 are, as well as fourth power contacts 32-4, which are assigned to the fourth power contact level P4.
  • Figure 4 which will be referred to below when the interconnection of the power contacts 32 is described.
  • the first power contact 32-1 is provided in an upper right corner of the rectangle, whereas the second power contact 32-2 is provided in the lower right corner of the rectangle.
  • the third power contact 32-3 is provided in a lower left corner of the rectangle, whereas the fourth power contact 32-4 is provided in an upper left corner of the rectangle.
  • the four types of power contacts 32 together form the rectangle in the corresponding plane.
  • the contacts 30 also include at least one protective conductor contact 36, i.e. a PE contact. In the embodiment shown in Figure 2, several protective conductor contacts 36 are provided, which are arranged separately and insulated from the power contacts 32 on the loading surface 28.
  • the protective conductor contacts 36 are each arranged in the center of the rectangles.
  • the rectangles are in particular designed as squares, so that the protective conductor contact 36 arranged in the center is at the same distance from each of the power contacts 32.
  • a centered square pattern is provided in FIG. 2 with regard to the power contacts 32 and the protective conductor contacts 36.
  • the ground contact unit 18 can have a continuous protective conductor level 38, which therefore essentially corresponds to the area of the base body 26 or the base area of the loading area 28, as shown in Figure 3.
  • the individual power contacts 32 then break through the corresponding protective conductor level 38, with the power contacts 32 each being arranged in isolation from the protective conductor level 38, for example by annular insulating sections 39 which isolate the power contacts 32 from the protective conductor level 38.
  • the contacts 30 can in principle include at least one control contact 40, which is used to carry out a contact check, i.e. to determine whether the vehicle contact unit 16 contacts the ground contact unit 18, which will be discussed below.
  • control contacts 40 and/or the protective conductor contacts 36 can be designed as magnetic contacts 41, i.e. they can be magnetized. This makes it possible for the conductive connection produced to only take place in a defined manner, namely in such a way that at least one magnetic Contact 41 of the vehicle contact unit 16 couples to a magnetic contact 41 of the ground contact unit 18.
  • the magnetic contacts 41 are each arranged centrally in an assigned rectangle, in particular a square, in the corners of which a type of power contact 32 is provided, i.e. a first power contact 32-1, a second power contact 32- 2, a third power contact 32-3 and a fourth power contact 32-4. Consequently, either a protective conductor contact 36 or a control contact 40 can be provided in the center of the respective rectangle.
  • the contacts 30 are basically distributed on the loading area 28 and arranged relative to one another in such a way that at least two control contacts 40 lie in a contacting area A of the loading area 28, which is covered by the vehicle contact unit 16 when the conductive connection is established.
  • the orientation in which the ground contact unit 18 was contacted can then be determined via the two control contacts 40 in the contacting area A.
  • the corresponding power contacts 32 can then be switched in order to assign or connect a specific potential level 34 to the different power contact levels P1 to P4.
  • FIG 4 shows, using the example of an embodiment, how the power contacts 32 are connected. This basically applies to the connection of the power contacts 32 of the vehicle contact unit 16 as well as to the connection of the power contacts 32 of the ground contact unit 18.
  • the individual power contacts 32 can each be connected to a corresponding power contact level P1 to P4 via contact switches 42, so that the individual power contacts 32 can be switched on or off via the contact switches 42. This makes it possible that only the Power contacts 32 are connected to a corresponding potential layer 34, which lie in the contact area A, so that exposed power contacts 32 are potential-free.
  • the respective contact switches 42 are designed as mirror contacts, so that the contact switches 42 have a main contact 44 and a monitoring contact 46. Due to the design as a mirror contact, it is ensured that the main contact 44, which functions as a relay, is mechanically coupled to the monitoring contact 46, so that the respective switching positions of the main contact 44 and the monitoring contact 46 are mutually dependent or dependent on one another. However, the main contact 44 and the monitoring contact 46 are galvanically isolated from one another, so that both contacts 44, 46 are not assigned to a common circuit. Rather, both contacts 44, 46 are assigned to different circuits that are independent of one another and are also galvanically isolated from one another.
  • the contact switch 42 there is no switching position of the contact switch 42 in which a closed circuit is formed in which both the main contact 44 and the monitoring contact 46 are integrated, so that a current could flow via both contacts 44, 46 of the contact switch 42.
  • the main contact 44 is, as shown in Figure 4, designed as a normally open contact, i.e. a NO contact, whereas the monitoring contact 46 is designed as a normally closed contact, i.e. an NC contact.
  • the corresponding contact protection can be monitored by the monitoring circuit 20 monitoring, among other things, the respective switching position of the monitoring contacts 46 of the corresponding contact switches 42.
  • the monitoring takes place at least with the contact switches 42, which are assigned to power contacts 32, which are not contacted when there is a conductive connection between the ground contact unit 18 and the vehicle contact unit 16, i.e. with power contacts 32, which are not part of the subset of the several contacts 30 of the ground contact unit 18 belong who have been contacted.
  • the monitoring circuit 20 controls the shutdown device 22 if the monitoring circuit 20 determines that there is an incorrect switching position in one of the monitoring contacts 46, which has the result that one of the main contacts 44 also has an incorrect switching position, since the monitoring contacts 46 and the main contacts 44 are mechanically coupled to each other.
  • the incorrect switching position corresponds to an open switching position of the monitoring contact 46, which is accompanied by a closed switching position of the assigned main contact 44, which would mean that a freely accessible power contact 32 would be assigned to a potential position 34, although this is not desired since the corresponding power contact 32 is exposed.
  • the shutdown device 22 changes its state due to the control by the monitoring circuit 20, which can be accompanied by a complete shutdown or a complete separation.
  • the shutdown device 22 can be designed in such a way that a galvanic isolation of all power contacts 32 is carried out, whereby all power contacts 32 would be switched potential-free.
  • the shutdown device 22 can include a main switch 46 or a contactor, which carries out the corresponding galvanic isolation.
  • the switch-off device 22 can include an electronic power control 50, which is intended to correspondingly reduce the voltage assigned to the potential level 34, so that the applied voltage is limited to a non-critical value, thereby ensuring contact protection.
  • the respective power contact 32 which is coupled to the incorrectly closed main contact 44 of the contact switch 42, has such a low voltage that there is no danger.
  • an input interface 52 is provided, which is assigned to the connection 35 and the potential layers 34.
  • an output interface 54 is provided, which is connected to the power contacts 32, in particular the power contact levels P1 to P4.
  • a switching unit 56 is provided, which is provided between the input interface 52 and the output interface 54.
  • the switching unit 56 has a plurality of switches 58, which are basically set up to selectively switch the power contacts 32 belonging to a power contact level P1 to P4 together between a first potential position 34 and a second potential position 34, for example between the neutral position N and the first phase L1.
  • the switching unit 56 ensures, for example, that at least the first power contacts 32-1, i.e. the power contacts 32 that are assigned to the first power contact level P1, are either connected to the first potential position 34 (neutral position N) or to the second potential position 34 (first phase position L1). are connectable.
  • the switching unit 56 is designed in such a way that all power contact levels P1 to P4, i.e. the respective power contacts 32, can be connected in groups to each of the existing potential layers 34, so that maximum flexibility is guaranteed.
  • power contacts 32 i.e. a first power contact 32-1, a second power contact 32-2, a third power contact 32-3 and a fourth power contact 32-4.
  • power contacts 32 are shown, which correspond to the first power contact level P1, the second power contact level level P2, the third power contact level P3 and the fourth power contact level P4 are assigned or are connected to them via the corresponding contact switches 42.
  • the switches 58 - like the contact switches 42 - can also be designed as mirror contacts, so that the switches 58 have a main contact 60 and a monitoring contact 62.
  • the at least one protective conductor contact 36 is hard-wired, which means that the at least one protective conductor contact 36 or the protective conductor level 38 is fixed, i.e. cannot be connected to one of the potential layers 34.
  • control contacts 40 which are also hard-wired.
  • the at least one control contact 40 is provided to carry out a contact check, i.e. to determine whether the vehicle contact unit 16 has contacted the ground contact unit 18.
  • the contacts 30 are basically distributed, dimensioned and/or arranged relative to one another in such a way that at least two control contacts 40 lie in the contact area A, which is covered by the vehicle contact unit 16 when the conductive connection is established, as shown in FIGS. 2 and 3 can be removed.
  • FIG. 5 shows a sequence that shows which steps are carried out to initiate and end a charging process.
  • a self-test of the power contacts 32 can first be carried out to ensure that the contact switches 42 of all power contacts 32 are open. This can be done at the beginning to ensure that the ground contact unit 18 and/or the vehicle contact unit 16 is basically in a state to be able to carry out a charging process at all.
  • the positions of the contact switches 42, in particular the monitoring contacts 46 can be monitored by means of the monitoring circuit 20.
  • the preparation phase can include a compatibility check, in which communication takes place between the ground contact unit 18 and the vehicle contact unit 16 of the vehicle in order to determine whether the two contact units 16, 18 can even carry out a charging process with one another. Corresponding signals are exchanged with one another in order to determine whether the contact units 16, 18 are compatible with one another.
  • positioning can take place during the preparation phase, in which the vehicle 14 is positioned via the ground contact unit 18 or in relation to it by outputting appropriate signals, so that, for example, a driver of the vehicle 14 parks the vehicle 14 as precisely as possible via the ground contact unit 18 , whereby a conductive connection can be established.
  • the signals can be optical and/or acoustic signals.
  • positioning can also take place automatically. In any case, this makes it possible to minimize the size of the ground contact unit 18.
  • the vehicle 14 or the vehicle contact unit 16 will then send a charging request to the electrical charging infrastructure 12, in particular the ground contact unit 18.
  • the electrical charging infrastructure 12 processes the charging request accordingly. If the result is positive, this will be communicated to the vehicle 14 or the vehicle contact unit 16, whereupon the charging process could be initiated.
  • the conductive connection between the vehicle contact unit 16 and the ground contact unit 18 is first established by moving at least one component of the vehicle contact unit 16, for example a connector, in the direction of the ground contact unit 18, whereby it comes to rest on the loading area 28 of the ground contact unit 18 in certain areas, so that at least a subset of the multiple contacts 30 of the ground contact unit 18 is contacted.
  • a contact check is carried out, in which it is determined whether contacts 30 of the ground contact unit 18 are contacted.
  • the contact check is carried out via the control contacts 40.
  • at least one control signal for example a low protection voltage, is applied to the control contacts 40, in particular to at least one of the control contacts 40.
  • the control signal can be generated by a signal generator 64, which is provided on the vehicle side, for example as Part of the vehicle contact unit 16.
  • the signal generator 64 can be provided on the infrastructure side, for example as part of the charging infrastructure 12.
  • control signal is transmitted via a continuous connection that includes at least the control contact 40 of the ground contact unit 18 and/or the control contact 40 of the vehicle contact unit 16 to which the control signal has been applied.
  • the monitoring circuit 20 can be used accordingly for this purpose.
  • control contacts 40 it can be determined which of the corresponding contacts 30 are contacted by switching the control contacts 40 through individually and/or in groups. If it is determined that there is a continuous connection on one of the control contacts 40, it has been determined that the corresponding control contact 40 is contacted.
  • the contact area A of the vehicle contact unit 16 on the ground contact unit 18 can be identified.
  • the environment of the determined control contact 40 can then also be switched on in order to check which (adjacent) control contacts 40 have been contacted.
  • the control contacts 40 can also carry different control signals, whereby it can also be determined what the contacting orientation of the vehicle contact unit 16 is in relation to the ground contact unit 18. This can also be done using the monitoring circuit 20.
  • the charging infrastructure 12 and/or the vehicle contact unit 16 are/is accordingly set up to detect a contacting orientation of the vehicle contact unit 16 on the loading area 28 by means of the at least two control contacts 40.
  • the contacted power contacts 32 could then be connected to specific potential positions 34, in particular via the corresponding switching unit 56.
  • a protective conductor check can still take place, in which a test current is passed over at least one contact 30 of the several contacts 30 in order to determine a contact quality of the existing conductive connection between the vehicle contact unit 16 and the ground contact unit 18.
  • the vehicle 14 can include a current generator or a signal generator, which provides the test current, which is conducted via one of the contacts of the vehicle contact unit 16 to a contact 30 of the contacts 30 of the ground contact unit 18 coupled thereto.
  • one of the power contacts 32 can be used, which is coupled to a corresponding power contact 32 of the vehicle contact unit 16, the corresponding power contact 32 of the ground contact unit 18 being switched to the protective conductor level, which corresponds to the level of the protective conductor contact 36.
  • a relay can be provided for this purpose, via which the corresponding contact 30 is connected to the protective conductor level.
  • a resistance can then be measured to determine the contact quality.
  • the measured resistance should not exceed a resistance value of 0.1 Q, so that a protective conductor resistance threshold of 0.1 Q is provided.
  • the test current used should have a current strength of at least 200 mA. Alternatively, it can also be provided that the test current is provided by the ground contact unit 18.
  • a further step provides that an insulation check is carried out during the check in order to determine that there are no leakage or secondary currents or the like between contacts 30 or other areas of the ground contact unit 18.
  • the insulation test can be carried out between two contacts 30 by applying a test voltage and measuring an insulation resistance, which is compared with a predetermined insulation resistance threshold.
  • the test voltage is at least 500 V.
  • the insulation resistance threshold is, for example, 0.25 MQ.
  • the two contacts 30 that are used for the insulation check can be adjacent contacts on the loading surface 28, in particular two contacts 30 of the subset of the contacts 30 that are contacted when the conductive connection is present.
  • An (unintentional) conductive connection is most likely to occur between adjacent contacts 30, for example via an object, dirt or moisture.
  • the insulation check is carried out between two power contacts 32.
  • the insulation check is carried out between at least one line contact 32 and the at least one protective conductor contact 36.
  • the insulation check can also be carried out between at least one line contact 32 and the control contact 40.
  • the insulation from a contact 30 of the subset to a point on the loading surface 28 of the base body 26 can also be measured.
  • the insulation check is only carried out if it has previously been determined that at least a subset of the several contacts 30 are contacted at all, i.e. there is a conductive connection.
  • the protective conductor check can only be carried out if it has previously been determined that there is a conductive connection, i.e. at least the subset of the several contacts 30 is contacted. In addition, the protective conductor check can only be carried out if the insulation check has been carried out successfully beforehand.
  • the insulation check can also be viewed as part of a cleaning check, in which a low protection voltage is applied to the at least one control contact 40 of the ground contact unit 18. The insulation check between two contacts 30 of the ground contact unit 18 is then carried out.
  • the power contacts 32 which do not belong to the subset of the contacted contacts 30, have already been switched potential-free via the contact switches 42, which was also checked during the self-test during preparation.
  • the information that was obtained during the contact check is used here, since only the power contacts 32 are connected to a potential position 34 via the assigned contact switches 42, which are actually contacted in order to ensure contact protection. This information is obtained based on the recorded landing position.
  • the respective potential position 34 is also selected based on the contact orientation determined during the contact check.
  • the switching unit 56 in particular the switches 58, is set up in such a way that the power contact levels P1, P2, P3, P4 can be connected to the different potential positions 34, for example the neutral position N or one of the phase positions L1, L2, L3 .
  • the switching unit 56 can be used to set whether the neutral position N or one of the phase positions L1, L2, L3 is present in the upper right corner of a respective rectangle.
  • the power contact levels P1, P2, P3, P4 are first connected to the different potential layers 34 before the correspondingly contacted power contacts 32 are connected to the power contact levels P1, P2, P3, P4 via the contact switches 42, i.e. are connected to a potential.
  • a charging current can flow from the ground contact unit 18 via the vehicle contact unit 16 into the battery of the vehicle 14, whereby the battery is charged accordingly.
  • Continuous touch protection monitoring takes place during the charging process, as already explained. This determines whether only the contacted power contacts 32 of a corresponding potential position 34 are actually connected.
  • connection via the at least one control contact 40 would first be broken off before the connections via the power contacts 32 and/or the connection via the protective conductor contact 36 would be torn off or torn off.
  • the shutdown device 22 is controlled by the monitoring circuit 20, whereby either the main switch 48 is opened in order to carry out a galvanic isolation, and / or the electronic power control 50 regulates the corresponding potential down until a non-critical voltage value has been reached.
  • the non-critical value can be a voltage that is harmless, in particular a voltage below 25 V AC, i.e. 25 Vac, or 60 V DC, i.e. 60 Vdc.
  • control contacts 40 are designed with a smaller spring travel than the power contacts 32 and / or the at least one protective conductor contact 36, in particular the control contacts 40 of the vehicle contact unit 16.
  • the control contacts 40 can be shorter than the power contacts 32 and/or the at least one protective conductor contact 36.
  • the power contacts 32 can thus be actively switched to potential-free or the voltage level can be actively reduced before their connection breaks and/or an arc occurs.
  • the tearing of the conductive connection is detected in particular in a direction that is perpendicular to the contacting direction, i.e. in the plane in which the contacting is present. It is therefore determined whether the vehicle contact unit 16 slips or shifts relative to the ground contact unit 18, as a result of which the connection via the at least one control contact 40 breaks off, in particular first. If no unwanted tearing of the conductive connection is detected, the charging process is carried out until the end. The contact monitoring takes place continuously, as already explained above.
  • the previously connected power contacts 32 which belong to the subset, are first switched potential-free by controlling the corresponding contact switches 42.
  • the shutdown device 22 can also be controlled accordingly, for example to carry out galvanic isolation via the main switch 48. This creates redundancy. In addition, it can be checked again whether the power contacts 32 are all potential-free by monitoring the assigned monitoring contacts 46 via the monitoring circuit 20.
  • the conductive connection is then released by disengaging the vehicle contact unit 16 so that there is no longer any contact with the ground contact unit 18.
  • the vehicle 14 can then leave the electrical charging infrastructure 12.
  • a new self-test can be carried out by determining whether all power contacts 32 are in their potential-free state, i.e. whether the assigned contact switches 42 are all in the non-current-carrying state, which is present when the corresponding main contacts 44 are opened or the monitoring contacts 46 are closed.
  • the self-test can of course also be carried out at other times. Self-tests can therefore be carried out at several times, for example cyclically, in order to continuously check the readiness of the electrical charging infrastructure 12, in particular that of the ground contact unit 18.
  • the vehicle contact unit 16 can be moved translationally and/or rotationally in a plane parallel to the loading area 28.
  • the vehicle contact unit 16 can even be moved along the loading area 28, i.e. parallel to it, when the vehicle contact unit 16 rests on the loading area 28.
  • the translational and/or rotational relative movement of the vehicle contact unit 16 to the loading area 28 ensures that the contacts 30 of the vehicle contact unit 16 and the contacts 30 of the ground contact unit 18 can come into contact, i.e. overlap.

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Abstract

The invention relates to a charging infrastructure (12) for producing a conductive connection with a vehicle contact unit (16). The charging infrastructure (12) has a ground contact unit (18), which has a plate-type main body (26) and multiple contacts (30), which are arranged on a charging surface (28) of the main body (26), with which the vehicle contact unit (16) can come into contact. The multiple contacts (30) comprise at least one protective conductor contact (36), power contacts (32) and at least one control contact (40) for detecting a contacting. The at least one protective conductor contact (36) is hard wired. The power contacts (32) are associated with at least one potential layer (34). The at least one control contact (40) is formed separately from the power contacts (32) and separately from the at least one protective conductor contact (36). The invention also relates to a vehicle contact unit (16), a system (10) and a method for producing a conductive connection.

Description

Ladeinfrastruktur, Fahrzeugkontakteinheit, System sowie Verfahren zum Herstellen einer konduktiven Verbindung Charging infrastructure, vehicle contact unit, system and method for establishing a conductive connection
Die Erfindung betrifft eine Ladeinfrastruktur zum Herstellen einer konduktiven Verbindung mit einer Fahrzeugkontakteinheit. Ferner betrifft die Erfindung eine Fahrzeugkontakteinheit zum Herstellen einer konduktiven Verbindung mit einer Bodenkontakteinheit. Darüber hinaus betrifft die Erfindung ein System zum Herstellen einer konduktiven Verbindung. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Herstellen einer konduktiven Verbindung zwischen einer Bodenkontakteinheit und einer Fahrzeugkontakteinheit. The invention relates to a charging infrastructure for establishing a conductive connection with a vehicle contact unit. The invention further relates to a vehicle contact unit for establishing a conductive connection with a ground contact unit. In addition, the invention relates to a system for establishing a conductive connection. The invention further relates to a method for establishing a conductive connection between a ground contact unit and a vehicle contact unit.
Bei zumindest teilweise elektrisch angetriebenen Fahrzeugen, beispielsweise Plug-in-Hybrid-Fahrzeugen und reinen Elektrofahrzeugen, müssen die Batterien der Fahrzeuge regelmäßig aufgeladen werden, bevorzugt nach jeder Fahrt. Hierzu wird das Fahrzeug mit einer entsprechenden Stromquelle verbunden, wobei üblicherweise ein Stecker verwendet wird, beispielsweise ein sogenannter Typ-2- Stecker, der von einer Person manuell in eine entsprechende Buchse am Fahrzeug eingesteckt werden muss. Hierdurch ist gleichzeitig sichergestellt, dass der Stecker geführt ist, sodass die Kontaktierung in einer definierten Weise erfolgt. In the case of at least partially electrically powered vehicles, such as plug-in hybrid vehicles and purely electric vehicles, the vehicle batteries must be charged regularly, preferably after each journey. For this purpose, the vehicle is connected to a corresponding power source, usually using a plug, for example a so-called type 2 plug, which must be manually plugged into a corresponding socket on the vehicle by a person. This also ensures that the plug is guided so that contact is made in a defined manner.
Aus dem Stand der Technik, beispielsweise der WO 2019/052962 A1 , sind zudem Bodenkontakteinheiten für Fahrzeugbatterieladesysteme bekannt, die am Boden vorgesehen sind. Die Bodenkontakteinheiten können mit einer entsprechenden Fahrzeugkontakteinheit, die am zu ladenden Fahrzeug vorgesehen ist, automatisch eine konduktive Verbindung herstellen, um das Fahrzeug zu laden. Die Fahrzeugkontakteinheit kann dabei am Unterboden des Fahrzeugs vorgesehen sein, wobei sie sich nach unten bewegt, um die elektrische Kontaktierung mit der Bodenkontakteinheit herzustellen. From the prior art, for example WO 2019/052962 A1, ground contact units for vehicle battery charging systems that are provided on the ground are also known. The ground contact units can automatically establish a conductive connection with a corresponding vehicle contact unit provided on the vehicle to be charged in order to charge the vehicle. The vehicle contact unit can be provided on the underbody of the vehicle, moving downwards in order to establish electrical contact with the ground contact unit.
Beispielsweise ist die Bodenkontakteinheit als ein sogenanntes Matrix- Charging-Pad ausgebildet, wie dies in der WO 2019/052962 A1 gezeigt ist. Die Bodenkontakteinheit umfasst hierzu eine Vielzahl von Kontakten, die matrixartig angeordnet sind, wobei die Kontakte mittels der Fahrzeugkontakteinheit kontaktiert werden können, um eine elektrische Verbindung zwischen der Bodenkontakteinheit und der Fahrzeugkontakteinheit herzustellen. For example, the ground contact unit is designed as a so-called matrix charging pad, as shown in WO 2019/052962 A1. For this purpose, the ground contact unit includes a large number of contacts, which are matrix-like are arranged, wherein the contacts can be contacted by means of the vehicle contact unit in order to establish an electrical connection between the ground contact unit and the vehicle contact unit.
Es kann vorgesehen sein, dass die Fahrzeugkontakteinheit in Bezug auf die Bodenkontakteinheit zielgenau ausgerichtet wird, bevor ein Konnektor der Fahrzeugkontakteinheit die Bodenkontakteinheit an einer definierten Stelle kontaktiert. Alternativ kann vorgesehen sein, dass keine Führung für die Fahrzeugkontakteinheit und/oder keine zielgenaue Kontaktierung vorgesehen ist, wobei dann ein Aufsetzpunkt des Konnektors der Fahrzeugkontakteinheit auf der Bodenkontakteinheit detektiert werden muss. Je nach Aufsetzpunkt werden die entsprechend belegten Kontakte der Bodenkontakteinheit zugeschaltet, um die elektrische Verbindung über diese Kontakte herzustellen. It can be provided that the vehicle contact unit is precisely aligned with respect to the ground contact unit before a connector of the vehicle contact unit contacts the ground contact unit at a defined point. Alternatively, it can be provided that no guidance is provided for the vehicle contact unit and/or no precise contacting, in which case a contact point of the connector of the vehicle contact unit on the ground contact unit must be detected. Depending on the placement point, the correspondingly occupied contacts of the ground contact unit are switched on in order to establish the electrical connection via these contacts.
Die bisher aus dem Stand der Technik bekannten Verfahren zur Detektion des Aufsetzpunktes sind jedoch kompliziert bzw. mit hohen Kosten verbunden. However, the methods for detecting the landing point known from the prior art are complicated and involve high costs.
Insofern ist es die Aufgabe der Erfindung, eine kostengünstige Möglichkeit bereitzustellen, eine Kontaktierung zu detektieren. In this respect, the object of the invention is to provide a cost-effective way of detecting contact.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine Ladeinfrastruktur zum Herstellen einer konduktiven Verbindung mit einer Fahrzeugkontakteinheit. Die Ladeinfrastruktur umfasst eine Bodenkontakteinheit, die einen plattenförmigen Grundkörper und mehrere Kontakte aufweist, die auf einer Ladefläche des Grundkörpers angeordnet sind, an der die Fahrzeugkontakteinheit zur Anlage kommen kann. Die mehreren Kontakte umfassen zumindest einen Schutzleiter- Kontakt, Leistungskontakte sowie wenigstens einen Steuerkontakt zur Detektion einer Kontaktierung. Der zumindest eine Schutzleiter-Kontakt ist fest verdrahtet. Die Leistungskontakte sind wenigstens einer Potenziallage zugeordnet. Der wenigstens eine Steuerkontakt ist separat zu den Leistungskontakten und separat zu dem zumindest einen Schutzleiter-Kontakt ausgebildet. The object is achieved according to the invention by a charging infrastructure for establishing a conductive connection with a vehicle contact unit. The charging infrastructure includes a ground contact unit that has a plate-shaped base body and a plurality of contacts that are arranged on a loading surface of the base body, against which the vehicle contact unit can come into contact. The multiple contacts include at least one protective conductor contact, power contacts and at least one control contact for detecting contact. The at least one protective conductor contact is hard-wired. The power contacts are assigned to at least one potential level. The at least one control contact is designed separately from the power contacts and separately from the at least one protective conductor contact.
Ferner wird die Aufgabe erfindungsgemäß gelöst durch eine Fahrzeugkontakteinheit zum Herstellen einer konduktiven Verbindung mit einer Bodenkontakteinheit. Die Fahrzeugkontakteinheit weist mehrere Kontakte auf, die auf einer Ladefläche der Bodenkontakteinheit zur Anlage kommen können. Die Fahrzeugkontakteinheit ist translatorisch und/oder rotatorisch in einer zur Ladefläche parallelen Ebene bewegbar. Die mehreren Kontakte umfassen zumindest einen Schutzleiter-Kontakt, Leistungskontakte sowie wenigstens einen Steuerkontakt zur Detektion einer Kontaktierung. Der zumindest eine Schutzleiter- Kontakt ist fest verdrahtet. Die Leistungskontakte sind wenigstens einer Potenziallage zugeordnet. Der wenigstens eine Steuerkontakt ist separat zu den Leistungskontakten und separat zu dem zumindest einen Schutzleiter-Kontakt ausgebildet. Furthermore, the object is achieved according to the invention by a vehicle contact unit for establishing a conductive connection with a ground contact unit. The vehicle contact unit has several contacts that can come into contact with a loading surface of the ground contact unit. The vehicle contact unit is translational and/or rotational in one direction Loading area can be moved on a parallel plane. The multiple contacts include at least one protective conductor contact, power contacts and at least one control contact for detecting contact. The at least one protective conductor contact is hard-wired. The power contacts are assigned to at least one potential level. The at least one control contact is designed separately from the power contacts and separately from the at least one protective conductor contact.
Der Grundgedanke der Erfindung ist es, eine Kontaktierung der Bodenkontakteinheit bzw. der Fahrzeugkontakteinheit beim Herstellen der konduktiven Verbindung zu detektieren, indem ein separat ausgebildeter Steuerkontakt vorgesehen ist, über den ein Steuersignal geführt werden kann, wodurch festgestellt wird, ob eine Kontaktierung zwischen der Fahrzeugkontakteinheit und der Bodenkontakteinheit vorliegt, also eine konduktive Verbindung. Der Steuerkontakt ist dabei separat zu den Leistungskontakten und separat zu dem zumindest einen Schutzleiter-Kontakt ausgebildet, sodass ein dezidiertes Steuersignal verwendet werden kann, um die entsprechende Kontaktierung zu erkennen. Mit anderen Worten handelt es sich bei dem Steuersignal nicht um eine Modulation oder eine Hochfrequenz-Eigenschaft eines Signals, welches über einen der Leistungskontakte bereitgestellt und ausgewertet wird, sondern um ein eigens dezidiertes Steuersignal. Es ist jedoch denkbar, dass es sich bei dem Steuersignal um ein Signal handelt, welches auf den Schutzleiter („protective earth“ - PE) bezogen ist, also PE-bezogen. The basic idea of the invention is to detect contacting of the ground contact unit or the vehicle contact unit when establishing the conductive connection by providing a separately designed control contact through which a control signal can be passed, whereby it is determined whether there is contact between the vehicle contact unit and the ground contact unit is present, i.e. a conductive connection. The control contact is designed separately from the power contacts and separately from the at least one protective conductor contact, so that a dedicated control signal can be used to detect the corresponding contact. In other words, the control signal is not a modulation or a high-frequency property of a signal that is provided and evaluated via one of the power contacts, but rather a dedicated control signal. However, it is conceivable that the control signal is a signal that is related to the protective earth (PE), i.e. PE-related.
Grundsätzlich ist der zumindest eine Schutzleiter-Kontakt fest verdrahtet, was bedeutet, dass der entsprechende Schutzleiter-Kontakt stets als Schutzleiter dient. Es ist also nicht möglich, dass der Schutzleiter-Kontakt mit einer zum Laden des Fahrzeugs vorgesehenen Potenziallage verbunden wird, wodurch der Schutzleiter-Kontakt als Leistungskontakt fungieren könnte. Basically, the at least one protective conductor contact is hard-wired, which means that the corresponding protective conductor contact always serves as a protective conductor. It is therefore not possible for the protective conductor contact to be connected to a potential level intended for charging the vehicle, whereby the protective conductor contact could function as a power contact.
Es kann vorgesehen sein, dass die jeweiligen Leistungskontakte der wenigstens einen Potenziallage über zumindest einen Kontaktschalter zugeordnet sind, wodurch es möglich ist, die einzelnen Leistungskontakte potenzialfrei zu schalten. Dies ist beispielsweise dann der Fall, wenn bei einer hergestellten Kontaktierung nicht alle Leistungskontakte zur konduktiven Verbindung beitragen. Die entsprechenden Leistungskontakte, die nicht nur konduktiven Verbindung beitragen, können demnach über die Kontaktschalter potenzialfrei geschaltet werden. It can be provided that the respective power contacts are assigned to the at least one potential level via at least one contact switch, which makes it possible to switch the individual power contacts potential-free. This is the case, for example, if not all power contacts contribute to the conductive connection when contacting is made. The corresponding power contacts, which are not just conductive connections contribute, can therefore be switched potential-free via the contact switches.
Ein Aspekt sieht vor, dass wenigstens zwei Leistungskontakte einer gleichen Potenziallage zugeordnet sind. Insofern sind pro Potenziallage mehr als ein Leistungskontakt vorgesehen. Die mehreren Leistungskontakte, die mit einer Potenziallage verbunden sind, stellen demnach eine Leistungskontaktebene dar. Die jeweiligen Leistungskontakte einer Leistungskontaktebene können gruppenweise mit unterschiedlichen Potenziallagen verbunden werden, indem eine entsprechende Schalteinheit vorgesehen ist. Die Schalteinheit kann dabei eingerichtet sein, wahlweise Leistungskontakte einer ersten Leistungskontaktebene mit einer ersten Potenziallage oder einer zweiten Potenziallage zu verbinden. Insofern lassen sich über die Schalteinheit sämtliche Leistungskontakte einer Leistungskontaktebene mit einer ausgewählten Potenziallage verbinden. Es jedoch nicht möglich, einzelne Leistungskontakte einer zugeordneten Leistungskontaktebene mit unterschiedlichen Potenziallagen zu verbinden. Ferner kann auch vorgesehen sein, dass Leistungskontakte unterschiedlicher Leistungskontaktebenen nicht mit einer gemeinsamen Potenziallage verbunden sind. One aspect provides that at least two power contacts are assigned to the same potential level. In this respect, more than one power contact is provided per potential level. The multiple power contacts that are connected to a potential level therefore represent a power contact level. The respective power contacts of a power contact level can be connected in groups to different potential levels by providing a corresponding switching unit. The switching unit can be set up to selectively connect power contacts of a first power contact level to a first potential level or a second potential level. In this respect, all power contacts of a power contact level can be connected to a selected potential level via the switching unit. However, it is not possible to connect individual power contacts of an assigned power contact level with different potential levels. Furthermore, it can also be provided that power contacts of different power contact levels are not connected to a common potential level.
Insbesondere sind mehrere Potenziallagen vorgesehen, wobei jeder Potenziallage wenigstens zwei Leistungskontakte zugeordnet sind. Beispielsweise sind zwei Potenziallagen oder vier Potenziallagen vorgesehen. Dies hängt davon ab, ob es sich beispielsweise um eine Gleichstrom-Anwendung („DC-Anwendung“) oder um eine Wechselstrom-Anwendung („AG-Anwendung“) handelt, insbesondere um eine Drehstrom-Anwendung. Bei vier Potenziallagen können diese durch eine Neutrallage (N) sowie drei Phasenlagen (L1 , L2, L3) ausgebildet sein. In particular, several potential layers are provided, with at least two power contacts being assigned to each potential layer. For example, two potential layers or four potential layers are provided. This depends on whether, for example, it is a direct current application (“DC application”) or an alternating current application (“AG application”), in particular a three-phase current application. With four potential positions, these can be formed by a neutral position (N) and three phase positions (L1, L2, L3).
Ein weiterer Aspekt sieht vor, dass die Ladeinfrastruktur einen Über- wachungsschaltkreis umfasst, der eingerichtet ist, die Kontaktierung des wenigstens einen Steuerkontakts zu überwachen. Insbesondere kann der Über- wachungsschaltkreis eingerichtet sein, eine Aufsetzposition der Fahrzeugkontakteinheit zu bestimmen. Die Detektion der Kontaktierung stellt lediglich sicher, dass irgendwo auf der Ladefläche der Bodenkontakteinheit ein Kontakt mit der Fahrzeugkontakteinheit vorliegt, was entsprechend vom Überwachungsschaltkreis festgestellt werden kann, der hierzu das über den Steuerkontakt laufende Steuersignal erkennt. In einfacher Weise werden hierzu alle Steuerkontakte mit einem Steuersignal beaufschlagt, wobei bei der Kontaktierung eine durchgehende Verbindung über einen der Steuerkontakte erkannt wird. Hierbei ist es jedoch noch nicht möglich, die Aufsetzposition zu bestimmen, also wo die Fahrzeugkontakteinheit die Bodenkontakteinheit kontaktiert. A further aspect provides that the charging infrastructure includes a monitoring circuit that is set up to monitor the contacting of the at least one control contact. In particular, the monitoring circuit can be set up to determine a placement position of the vehicle contact unit. The detection of the contact merely ensures that there is contact with the vehicle contact unit somewhere on the loading surface of the ground contact unit, which can be determined accordingly by the monitoring circuit, which does this via the control contact current control signal is detected. For this purpose, all control contacts are supplied with a control signal in a simple manner, with a continuous connection via one of the control contacts being recognized during contacting. However, it is not yet possible to determine the placement position, i.e. where the vehicle contact unit contacts the ground contact unit.
Der Überwachungsschaltkreis kann aber ebenfalls eingerichtet sein, die Aufsetzposition der Fahrzeugkontakteinheit auf der Ladefläche der Bodenkontakteinheit zu bestimmen. Dies bedeutet, dass die Position auf der Bodenkontakteinheit, insbesondere der Ladefläche, festgestellt werden kann, an der die Fahrzeugkontakteinheit die Ladefläche kontaktiert. Dies ist beispielsweise dadurch möglich, dass die Steuerkontakte einzeln oder gruppenweise mit dem Steuersignal beaufschlagt werden, um so zunächst einen groben Bereich auf der Ladefläche der Bodenkontakteinheit zu ermitteln. Auch könnten theoretisch die Steuerkontakte mit unterschiedlichen Steuersignalen beaufschlagt werden, wobei eine Auswertung des Steuersignals der durchgehenden Verbindung dann einen Rückschluss auf die Aufsetzposition der Fahrzeugkontakteinheit zulässt. However, the monitoring circuit can also be set up to determine the placement position of the vehicle contact unit on the loading area of the ground contact unit. This means that the position on the ground contact unit, in particular the loading area, at which the vehicle contact unit contacts the loading area can be determined. This is possible, for example, by applying the control signal to the control contacts individually or in groups in order to first determine a rough area on the loading area of the ground contact unit. Theoretically, the control contacts could also be subjected to different control signals, with an evaluation of the control signal of the continuous connection then allowing a conclusion to be drawn about the placement position of the vehicle contact unit.
Bei der Überwachung mittels des Überwachungsschaltkreises kann zudem festgestellt werden, ob eine Verschiebung der Fahrzeugkontakteinheit relativ zur Bodenkontakteinheit und/oder eine Rotation um eine hierzu senkrechte Achse erfolgt, welche einen Abbruch einer Steuerkontaktverbindung zur Folge hat, also der Verbindung über den zumindest einen Steuerkontakt. When monitoring by means of the monitoring circuit, it can also be determined whether there is a displacement of the vehicle contact unit relative to the ground contact unit and/or a rotation about an axis perpendicular thereto, which results in a termination of a control contact connection, i.e. the connection via the at least one control contact.
Insbesondere ist der wenigstens eine Steuerkontakt sowie die Leistungskontakte derart ausgebildet, dass zunächst die Verbindung über den wenigstens einen Steuerkontakt abreißt, bevor die Verbindung über die Leistungskontakte abreißt. Hierdurch ist es möglich, dass der Überwachungsschaltkreis, der das Abreißen der Verbindung über den Steuerkontakt feststellt, eine Abschalteinrichtung ansteuert, sodass die entsprechenden Leistungskontakte potenzialfrei geschaltet werden, bevor die Verbindung über die Leistungskontakte abreißt. Hierdurch werden Lichtbögen oder andere zu vermeidende Effekte wirkungsvoll verhindert. In particular, the at least one control contact and the power contacts are designed in such a way that the connection via the at least one control contact is first broken off before the connection via the power contacts is broken off. This makes it possible for the monitoring circuit, which detects that the connection is broken via the control contact, to control a shutdown device so that the corresponding power contacts are switched potential-free before the connection is broken via the power contacts. This effectively prevents arcs or other effects that should be avoided.
Das Abreißen der konduktiven Verbindung kann dabei insbesondere in einer Richtung festgestellt werden, die senkrecht zur Kontaktierungsrichtung ist, also in der Ebene, in der die Kontaktierung vorliegt. Es wird festgestellt, ob die Fahrzeugkontakteinheit relativ zur Bodenkontakteinheit verrutscht bzw. sich verschiebt, wodurch die Verbindung über den wenigstens einen Steuerkontakt abreißen kann. The tearing of the conductive connection can be detected in particular in a direction that is perpendicular to the contacting direction, i.e. in the plane in which the contacting is present. It is determined whether the Vehicle contact unit slips or shifts relative to the ground contact unit, as a result of which the connection via the at least one control contact can be broken.
Die Abschalteinrichtung kann einen Hauptschalter umfassen, beispielsweise ein Schütz. Der Hauptschalter kann dann geöffnet werden, um eine galvanische Trennung herzustellen. Alternativ oder ergänzend kann die Abschalteinrichtung eine elektronische Leistungsregelung umfassen, die das anliegende Potenzial auf einen unkritischen Wert reduziert. The shutdown device can include a main switch, for example a contactor. The main switch can then be opened to create galvanic isolation. Alternatively or additionally, the shutdown device can include an electronic power control that reduces the applied potential to a non-critical value.
Mit anderen Worten entspricht das Ansteuern der Abschalteinrichtung einem Fehlerschutz, da der Zustand der Kontaktschalter überprüft wird, wobei im Fehlerfall der Hauptschalter geöffnet wird, um die Kontakte potenzialfrei zu schalten, und/oder wobei das anliegende Potenzial vom Wert her verringert wird. Alternativ oder ergänzend wird dies gemacht, wenn die bestehende Kontaktierung unvermittelt abreißt bzw. nicht kontrolliert beendet wird. In other words, activating the shutdown device corresponds to error protection, since the state of the contact switches is checked, with the main switch being opened in the event of a fault in order to switch the contacts potential-free and/or the value of the applied potential being reduced. Alternatively or additionally, this is done if the existing contact suddenly breaks off or is not terminated in a controlled manner.
Grundsätzlich kann der Überwachungsschaltkreis als Teil der Ladeinfrastruktur oder im Fahrzeug vorgesehen sein, sodass auch fahrzeugseitig die entsprechende Überwachung durchgeführt werden kann. In principle, the monitoring circuit can be provided as part of the charging infrastructure or in the vehicle, so that the corresponding monitoring can also be carried out on the vehicle side.
Beispielsweise hat der wenigstens eine Steuerkontakt eine kleinere Fläche als der zumindest eine Schutzleiter-Kontakt und/oder als einer der Leistungskontakte, insbesondere als jeder der Leistungskontakte. Hierdurch ist sichergestellt, dass bei einer Relativverschiebung der Fahrzeugkontakteinheit zur Bodenkontakteinheit zunächst die über den wenigstens einen Steuerkontakt hergestellte Verbindung abreißt, bevor die Verbindung über die Leistungskontakte und/oder die Verbindung über den Schutzleiter-Kontakt abreißt. Insofern können die Leistungskontakte aktiv potenzialfrei geschaltet werden, bevor deren Verbindung abreißt und/oder ein Lichtbogen entstehen würde. For example, the at least one control contact has a smaller area than the at least one protective conductor contact and/or than one of the power contacts, in particular than each of the power contacts. This ensures that when the vehicle contact unit is displaced relative to the ground contact unit, the connection established via the at least one control contact is first torn off before the connection via the power contacts and/or the connection via the protective conductor contact is torn off. In this respect, the power contacts can be actively switched to potential-free before their connection breaks and/or an arc occurs.
Gemäß einem weiteren Aspekt umfassen die mehreren Kontakte wenigstens zwei Steuerkontakte, sodass die Ladeinfrastruktur eingerichtet ist, mittels der wenigstens zwei Steuerkontakte eine Kontaktierungsorientierung der Fahrzeugkontakteinheit an der Ladefläche zu erfassen. Insbesondere umfassen die mehreren Kontakte zwei Kategorien von Steuerkontakten, die sich hinsichtlich verwendeter Steuersignale unterscheiden, die über die Steuerkontakte geleitet werden. Beispielsweise sind die Steuersignale zueinander invertiert und/oder haben diese unterschiedliche Signalformen, sodass diese voneinander unterschieden werden können. Elektrische Fehler wie Kurz- oder Nebenschlüsse lassen sich so zuverlässig erkennen. Ebenfalls kann vorgesehen sein, dass die entsprechenden Steuersignale, die über die wenigstens zwei unterschiedlichen Steuerkontakte laufen, zeitlich versetzt zueinander erzeugt werden, wodurch bei etwaigen Kurz- oder Nebenschlüssen kein gültiges Signal erzeugt werden würde. Grundsätzlich kann aufgrund der wenigstens zwei Steuerkontakte, die in einem Kontaktierungsbereich liegen, welcher ausgebildet ist, wenn die konduktive Verbindung zwischen der Fahrzeugkontakteinheit und der Bodenkontakteinheit hergestellt ist, sichergestellt werden, dass sich die relative Orientierung der Fahrzeugkontakteinheit zur Bodenkontakteinheit feststellen lässt. Basierend auf der festgestellten Orientierung können die Leistungskontakte dann mit entsprechenden Potenziallagen verbunden werden, um eine in Bezug auf die festgestellte relative Orientierung abgestimmte Verschaltung der Leistungskontakte bereitzustellen. According to a further aspect, the plurality of contacts include at least two control contacts, so that the charging infrastructure is set up to detect a contacting orientation of the vehicle contact unit on the loading area by means of the at least two control contacts. In particular, the plurality of contacts include two categories of control contacts that differ in terms of control signals used that are passed through the control contacts become. For example, the control signals are inverted to one another and/or have different signal shapes so that they can be distinguished from one another. Electrical errors such as short circuits or shunts can be reliably detected. It can also be provided that the corresponding control signals, which run via the at least two different control contacts, are generated at a time offset from one another, as a result of which no valid signal would be generated in the event of any short or shunt circuits. In principle, due to the at least two control contacts, which are located in a contact area which is formed when the conductive connection between the vehicle contact unit and the ground contact unit is established, it can be ensured that the relative orientation of the vehicle contact unit to the ground contact unit can be determined. Based on the determined orientation, the power contacts can then be connected to corresponding potential positions in order to provide an interconnection of the power contacts that is coordinated with respect to the determined relative orientation.
Darüber hinaus kann der zumindest eine Schutzleiter-Kontakt durch eine durchgehende Fläche ausgebildet sein, die eine Schutzleiter-Ebene bereitstellt, die durch die Leistungskontakte und/oder den wenigstens einen Steuerkontakt durchbrochen ist. Die entsprechende Schutzleiter-Ebene wird auch als PE-Ebene („PE-plane“) bezeichnet. Mit anderen Worten kann eine Anschlussfläche, beispielsweise eine Ladefläche der Bodenkontakteinheit, größtenteils durch den Schutzleiter-Kontakt ausgebildet sein, wobei in der vom Schutzleiter-Kontakt gebildeten Ebene die entsprechenden Leistungskontakte angeordnet sind, insbesondere mit einem ringförmigen Isolierbereich, um die Leistungskontakte gegenüber dem Schutzleiter-Kontakt, also der entsprechenden Schutzleiter- Ebene, elektrisch zu isolieren. Ebenso kann der Steuerkontakt mit einem ringförmigen Isolierbereich von der Schutzleiter-Ebene elektrisch isoliert sein. In addition, the at least one protective conductor contact can be formed by a continuous surface which provides a protective conductor level which is broken through by the power contacts and/or the at least one control contact. The corresponding protective conductor level is also referred to as the PE level (“PE plane”). In other words, a connection surface, for example a loading surface of the ground contact unit, can be formed largely by the protective conductor contact, with the corresponding power contacts being arranged in the plane formed by the protective conductor contact, in particular with an annular insulating area in order to protect the power contacts from the protective conductor. Contact, i.e. the corresponding protective conductor level, to be electrically isolated. Likewise, the control contact can be electrically insulated from the protective conductor level with an annular insulating area.
Ein Aspekt sieht vor, dass die Kontakte derart ausgebildet sind, dass der wenigstens eine Steuerkontakt bei einer Relativbewegung der Fahrzeugkontakteinheit zur Bodenkontakteinheit früher als die Leistungskontakte und/oder der zumindest eine Schutzleiter-Kontakt die Kontaktierung zur Bodenkontakteinheit verliert. Alternativ oder ergänzend kann der zumindest eine Schutzleiter-Kontakt bei einer Relativbewegung der Fahrzeugkontakteinheit zur Bodenkontakteinheit später als die Leistungskontakte die Kontaktierung zur Bodenkontakteinheit verlieren. Beispielsweise ist der wenigstens eine Steuerkontakt kleiner und/oder kürzer bzw. mit einem geringeren Federweg als die Leistungskontakte und/oder der zumindest eine Schutzleiter-Kontakt ausgebildet. Ferner kann vorgesehen sein, dass der zumindest eine Steuerkontakt kleiner und/oder kürzer bzw. mit einem kleineren Federweg als die Leistungskontakte ausgebildet ist. Hierdurch ist sichergestellt, dass zunächst eine über den wenigstens einen Steuerkontakt hergestellte Verbindung abreißt, bevor eine Verbindung bei den Leistungskontakten bzw. bei dem zumindest einen Schutzleiter-Kontakt abreißen würde. One aspect provides that the contacts are designed such that the at least one control contact loses contact with the ground contact unit earlier than the power contacts and/or the at least one protective conductor contact during a relative movement of the vehicle contact unit to the ground contact unit. Alternatively or additionally, the at least one protective conductor contact in the event of a relative movement of the vehicle contact unit to the ground contact unit later than the power contacts lose contact with the ground contact unit. For example, the at least one control contact is smaller and/or shorter or has a smaller spring travel than the power contacts and/or the at least one protective conductor contact. Furthermore, it can be provided that the at least one control contact is smaller and/or shorter or has a smaller spring travel than the power contacts. This ensures that a connection established via the at least one control contact is torn off before a connection at the power contacts or at least one protective conductor contact would be torn off.
Bei der Fahrzeugkontakteinheit kann insbesondere vorgesehen sein, dass die entsprechenden Kontakte federnd ausgebildet sind, wobei die entsprechenden Federwege unterschiedlich sind, um so sicherstellen, dass die entsprechenden Verbindungen bei einer Relativbewegung der Fahrzeugkontakteinheit zur Bodenkontakteinheit zu unterschiedlichen Zeitpunkten abreißen. In the vehicle contact unit, it can be provided in particular that the corresponding contacts are designed to be resilient, with the corresponding spring travels being different, in order to ensure that the corresponding connections break off at different times during a relative movement of the vehicle contact unit to the ground contact unit.
Grundsätzlich kann vorgesehen sein, dass der zumindest eine Schutzleiter- Kontakt bei einer Relativbewegung der Fahrzeugkontakteinheit zur Bodenkontakteinheit den Kontakt zuletzt verliert. Mit anderen Worten reißt der Kontakt über den zumindest einen Schutzleiter-Kontakt zuletzt ab. Hierzu kann unter anderem vorgesehen sein, dass der zumindest eine Schutzleiter-Kontakt größer als der wenigstens eine Steuerkontakt und/oder die Leistungskontakte ausgebildet ist. In principle, it can be provided that the at least one protective conductor contact loses contact last during a relative movement of the vehicle contact unit to the ground contact unit. In other words, the contact via the at least one protective conductor contact breaks off last. For this purpose, it can be provided, among other things, that the at least one protective conductor contact is designed to be larger than the at least one control contact and/or the power contacts.
Es kann auch vorgesehen sein, dass der zumindest eine Schutzleiter-Kontakt der Fahrzeugkontakteinheit, insbesondere die Mitte des zumindest einen Schutzleiter-Kontakts, auf einer Kreislinie mit einem Radius angeordnet ist, der größer ist als ein Radius einer Kreislinie, auf der der zumindest eine Schutzleiter- Kontakt der Bodenkontakteinheit angeordnet ist, insbesondere die Mitte des zumindest einen Schutzleiter-Kontakts. Alternativ kann vorgesehen sein, dass der zumindest eine Schutzleiter-Kontakt der Bodenkontakteinheit, insbesondere die Mitte des zumindest einen Schutzleiter-Kontakts, auf einer Kreislinie mit einem Radius angeordnet ist, der größer ist als ein Radius einer Kreislinie, auf der der zumindest eine Schutzleiter-Kontakt der Fahrzeugkontakteinheit angeordnet ist, insbesondere die Mitte des zumindest einen Schutzleiter-Kontakts. Dies hat zur Folge, dass die Verbindung über die Schutzleiter-Kontakte bei einer Relativbewegung der Fahrzeugkontakteinheit zur Bodenkontakteinheit zuletzt abreißt. It can also be provided that the at least one protective conductor contact of the vehicle contact unit, in particular the center of the at least one protective conductor contact, is arranged on a circular line with a radius that is larger than a radius of a circular line on which the at least one protective conductor is located - Contact of the ground contact unit is arranged, in particular the center of the at least one protective conductor contact. Alternatively, it can be provided that the at least one protective conductor contact of the ground contact unit, in particular the center of the at least one protective conductor contact, is arranged on a circular line with a radius that is larger than a radius of a circular line on which the at least one protective conductor contact is located. Contact of the vehicle contact unit is arranged, in particular the center of the at least one protective conductor contact. This has to The result is that the connection via the protective conductor contacts is the last to break during a relative movement of the vehicle contact unit to the ground contact unit.
Grundsätzlich kann der jeweilige Schutzleiter-Kontakt auf einer Kreislinie angeordnet sein, die einen anderen Radius als benachbarte Leistungskontakte und/oder Steuerkontakte hat. In principle, the respective protective conductor contact can be arranged on a circular line that has a different radius than neighboring power contacts and/or control contacts.
Die Aufgabe wird ferner erfindungsgemäß gelöst durch ein System zum Herstellen einer konduktiven Verbindung, wobei das System eine Fahrzeugkontakteinheit mit mehreren Kontakten aufweist, die zumindest einen Schutzleiter- Kontakt, Leistungskontakte sowie wenigstens einen Steuerkontakt zur Detektion einer Kontaktierung umfassen. Das System weist ferner eine Bodenkontakteinheit mit einem plattenförmigen Grundkörper und mehreren Kontakten auf, die auf einer Ladefläche des Grundkörpers angeordnet sind und zumindest einen Schutzleiter- Kontakt, Leistungskontakte sowie wenigstens einen Steuerkontakt zur Detektion einer Kontaktierung umfassen. Der zumindest eine Schutzleiter-Kontakt ist jeweils fest verdrahtet, also der der Fahrzeugkontakteinheit sowie der der Bodenkontakteinheit. Die jeweiligen Leistungskontakte, also die der Fahrzeugkontakteinheit sowie die der Bodenkontakteinheit, sind wenigstens einer Potenzial läge zugeordnet. Der jeweilige wenigstens eine Steuerkontakt, also derjenige der Fahrzeugkontakteinheit sowie derjenige der Bodenkontakteinheit, ist separat zu den Leistungskontakten und separat zu dem zumindest einen Schutzleiter-Kontakt ausgebildet. Die Fahrzeugkontakteinheit ist translatorisch und/oder rotatorisch in einer zur Ladefläche parallelen Ebene bewegbar. Das System umfasst einen Überwachungsschaltkreis und einen Signalgenerator. Zudem ist das System eingerichtet, ein Steuersignal mittels des Signalgenerators an wenigstens einen Steuerkontakt der Bodenkontakteinheit oder der Fahrzeugkontakteinheit anzulegen. Das System ist zudem eingerichtet, eine Kontaktierung der Bodenkontakteinheit mittels des Überwachungsschaltkreises zu detektieren, der eingerichtet ist, das vom Signalgenerator erzeugte Steuersignal zu empfangen und auszuwerten, welches im kontaktierten Zustand über den wenigstens einen Steuerkontakt der Fahrzeugkontakteinheit und/oder den wenigstens einen Steuerkontakt der Bodenkontakteinheit läuft. Mit dem entsprechenden System kann demnach bei einer hergestellten konduktiven Verbindung festgestellt werden, ob die entsprechende Kontaktierung vorliegt, insbesondere hinsichtlich der Position und Orientierung, indem das entsprechende Steuersignal über wenigstens einen der Steuerkontakte läuft und entsprechend ausgewertet wird. The object is further achieved according to the invention by a system for establishing a conductive connection, the system having a vehicle contact unit with several contacts, which include at least one protective conductor contact, power contacts and at least one control contact for detecting contact. The system also has a ground contact unit with a plate-shaped base body and a plurality of contacts, which are arranged on a loading surface of the base body and include at least one protective conductor contact, power contacts and at least one control contact for detecting contact. The at least one protective conductor contact is hard-wired, i.e. that of the vehicle contact unit and that of the ground contact unit. The respective power contacts, i.e. those of the vehicle contact unit and those of the ground contact unit, are assigned to at least one potential level. The respective at least one control contact, i.e. that of the vehicle contact unit and that of the ground contact unit, is designed separately from the power contacts and separately from the at least one protective conductor contact. The vehicle contact unit can be moved translationally and/or rotationally in a plane parallel to the loading area. The system includes a monitoring circuit and a signal generator. In addition, the system is set up to apply a control signal to at least one control contact of the ground contact unit or the vehicle contact unit by means of the signal generator. The system is also set up to detect contacting of the ground contact unit by means of the monitoring circuit, which is set up to receive and evaluate the control signal generated by the signal generator, which in the contacted state via the at least one control contact of the vehicle contact unit and / or the at least one control contact of the ground contact unit running. With the corresponding system, it can therefore be determined whether the corresponding contact is present when a conductive connection is established, in particular with regard to the Position and orientation by the corresponding control signal passing through at least one of the control contacts and being evaluated accordingly.
Ein Aspekt sieht vor, dass die Kontakte der Bodenkontakteinheit und die Kontakte der Fahrzeugkontakteinheit derart ausgebildet sind, dass eine Verbindung über den Schutzleiter-Kontakt der Bodenkontakteinheit und den Schutzleiter- Kontakt der Fahrzeugkontakteinheit bestehen bleibt, wenn die Verbindungen über die Leistungskontakte bei einer Relativbewegung der Fahrzeugkontakteinheit zur Bodenkontakteinheit bereits abgerissen sind, insbesondere aufgrund einer Relativbewegung der Fahrzeugkontakteinheit zur Bodenkontakteinheit. Insbesondere wird dabei eine Relativverschiebung der Fahrzeugkontakteinheit zur Bodenkontakteinheit festgestellt, die senkrecht zur Kontaktierungsrichtung ist, sofern diese zur Folge hat, dass die über den Schutzleiter-Kontakt hergestellte Verbindung abreißt. One aspect provides that the contacts of the ground contact unit and the contacts of the vehicle contact unit are designed such that a connection via the protective conductor contact of the ground contact unit and the protective conductor contact of the vehicle contact unit remains when the connections via the power contacts during a relative movement of the vehicle contact unit to the ground contact unit have already been torn off, in particular due to a relative movement of the vehicle contact unit to the ground contact unit. In particular, a relative displacement of the vehicle contact unit to the ground contact unit is determined, which is perpendicular to the contacting direction, provided that this results in the connection established via the protective conductor contact breaking off.
Ein weiterer Aspekt sieht vor, dass der wenigstens eine Steuerkontakt der Bodenkontakteinheit und/oder der wenigstens eine Steuerkontakt der Fahrzeugkontakteinheit derart ausgebildet sind bzw. ist, dass eine Verbindung über den Steuerkontakt der Bodenkontakteinheit und den Steuerkontakt der Fahrzeugkontakteinheit bei einer Relativbewegung der Fahrzeugkontakteinheit zur Bodenkontakteinheit abreißt, bevor die Verbindungen über die Leistungskontakte abreißen. Hierzu kann der entsprechende Steuerkontakt beispielsweise hinsichtlich der Fläche kleiner ausgebildet sein als die anderen Kontakte. In jedem Fall ist sichergestellt, dass der Überwachungsschaltkreis zunächst detektiert, dass die über den Steuerkontakt laufende Verbindung nicht mehr vorliegt, wodurch der Überwachungsschaltkreis eine Abschalteinrichtung entsprechend ansteuern kann, die beispielsweise die Leistungskontakte potenzialfrei schaltet. A further aspect provides that the at least one control contact of the ground contact unit and/or the at least one control contact of the vehicle contact unit are or is designed such that a connection via the control contact of the ground contact unit and the control contact of the vehicle contact unit is broken during a relative movement of the vehicle contact unit to the ground contact unit before the connections via the power contacts are broken. For this purpose, the corresponding control contact can, for example, be made smaller in terms of area than the other contacts. In any case, it is ensured that the monitoring circuit first detects that the connection running via the control contact is no longer present, whereby the monitoring circuit can correspondingly control a shutdown device, which, for example, switches the power contacts potential-free.
Des Weiteren wird die Aufgabe erfindungsgemäß gelöst durch ein Verfahren zum Herstellen einer konduktiven Verbindung zwischen einer Bodenkontakteinheit und einer Fahrzeugkontakteinheit. Die Fahrzeugkontakteinheit weist mehrere Kontakte auf, die zumindest einen Schutzleiter-Kontakt, Leistungskontakte sowie wenigstens einen Steuerkontakt zur Detektion einer Kontaktierung umfassen. Die Bodenkontakteinheit weist einen plattenförmigen Grundkörper und mehrere Kontakte auf, die auf einer Ladefläche des Grundkörpers angeordnet sind und zumindest einen Schutzleiter-Kontakt, Leistungskontakte sowie wenigstens einen Steuerkontakt zur Detektion einer Kontaktierung umfassen. Der zumindest eine Schutzleiter-Kontakt ist jeweils fest verdrahtet. Die jeweiligen Leistungskontakte sind wenigstens einer Potenziallage zugeordnet, wobei der jeweilige wenigstens eine Steuerkontakt separat zu den Leistungskontakten separat zu dem zumindest einen Schutzleiter-Kontakt ausgebildet ist. Die Fahrzeugkontakteinheit ist translatorisch und/oder rotatorisch in einer zur Ladefläche parallelen Ebene bewegbar. Das Verfahren umfasst die folgenden Schritte: Furthermore, the object is achieved according to the invention by a method for establishing a conductive connection between a ground contact unit and a vehicle contact unit. The vehicle contact unit has several contacts, which include at least one protective conductor contact, power contacts and at least one control contact for detecting contacting. The ground contact unit has a plate-shaped base body and a plurality of contacts which are arranged on a loading surface of the base body and at least one protective conductor contact, power contacts and at least one Include control contact for detecting contact. The at least one protective conductor contact is hard-wired. The respective power contacts are assigned to at least one potential layer, with the respective at least one control contact being designed separately from the power contacts and separately from the at least one protective conductor contact. The vehicle contact unit can be moved translationally and/or rotationally in a plane parallel to the loading area. The procedure includes the following steps:
- Anlegen eines Steuersignals an den wenigstens einen Steuerkontakt der Bodenkontakteinheit oder der Fahrzeugkontakteinheit und - Applying a control signal to the at least one control contact of the ground contact unit or the vehicle contact unit and
Messen, ob das Steuersignal über eine durchgehende Verbindung übertragen wird, die zumindest den Steuerkontakt der Bodenkontakteinheit und/oder den Steuerkontakt der Fahrzeugkontakteinheit umfasst. Measuring whether the control signal is transmitted via a continuous connection that includes at least the control contact of the ground contact unit and/or the control contact of the vehicle contact unit.
Insbesondere kann die durchgehende Verbindung zwischen dem Steuerkontakt der Bodenkontakteinheit und dem Steuerkontakt der Fahrzeugkontakteinheit vorgesehen sein. Alternativ kann jedoch auch vorgesehen sein, dass beispielsweise der Steuerkontakt der Bodenkontakteinheit eine durchgehende Verbindung mit dem Schutzleiter-Kontakt der Fahrzeugkontakteinheit ausbildet, wobei ebenfalls eine durchgehende Verbindung hergestellt ist. In einer bestimmten Ausführungsform stellt auch diese Positionierung eine gewünschte Kontaktierung der Bodenkontakteinheit dar, bei der ein Ladestrom freigegeben werden kann, der über die entsprechenden Leistungskontakte fließen kann, um die Batterie des Fahrzeugs zu laden. In particular, the continuous connection can be provided between the control contact of the ground contact unit and the control contact of the vehicle contact unit. Alternatively, however, it can also be provided that, for example, the control contact of the ground contact unit forms a continuous connection with the protective conductor contact of the vehicle contact unit, with a continuous connection also being established. In a specific embodiment, this positioning also represents a desired contacting of the ground contact unit, in which a charging current can be released, which can flow via the corresponding power contacts in order to charge the battery of the vehicle.
Ein Aspekt sieht vor, dass ein Kontaktierungsbereich der Fahrzeugkontakteinheit an der Bodenkontakteinheit identifiziert wird, indem die Fahrzeugkontakteinheit relativ zur Bodenkontakteinheit rotiert wird und/oder mehrere Steuerkontakte der Bodenkontakteinheit jeweils einzeln und/oder gruppenweise durchgeschaltet werden. Auf der Bodenkontakteinheit können mehrere Steuerkontakte vorgesehen sein, die beispielsweise einzeln beziehungsweise gruppenweise durchgeschaltet werden, um festzustellen, ob eine konduktive Verbindung über einen der Steuerkontakte vorliegt, die entsprechend durchgeschaltet werden. Hierdurch lässt sich zunächst grob eine Position der Fahrzeugkontakteinheit auf der Bodenkontakteinheit feststellen. Ein weiterer Aspekt sieht vor, dass eine Orientierung der Fahrzeugkontakteinheit relativ zur Bodenkontakteinheit identifiziert wird, indem zumindest zwei Steuerkontakte der Bodenkontakteinheit oder der Fahrzeugkontakteinheit mit unterschiedlichen Steuersignalen beaufschlagt werden. Nachdem eine entsprechende Kontaktierung der Bodenkontakteinheit durch die Fahrzeugkontakteinheit identifiziert worden ist, insbesondere auch die Position des Kontaktierungsbereichs, kann die relative Orientierung ermittelt werden. Hierzu werden zwei unterschiedliche Steuersignale auf zwei Steuerkontakte gelegt, die in dem Kontaktierungsbereich liegen. Hiermit lässt sich dann feststellen, wie die entsprechende Orientierung der Fahrzeugkontakteinheit relativ zur Bodenkontakteinheit ist. Aufgrund der erfassten Orientierung können anschließend die entsprechenden Leistungskontakte mit bestimmten Potenziallagen verbunden werden, um einen optimalen Ladevorgang zu gewährleisten. One aspect provides that a contact area of the vehicle contact unit on the ground contact unit is identified by rotating the vehicle contact unit relative to the ground contact unit and/or switching through several control contacts of the ground contact unit individually and/or in groups. Several control contacts can be provided on the ground contact unit, which are switched through individually or in groups, for example, in order to determine whether there is a conductive connection via one of the control contacts, which are switched through accordingly. In this way, a position of the vehicle contact unit on the ground contact unit can first be roughly determined. A further aspect provides that an orientation of the vehicle contact unit relative to the ground contact unit is identified by applying different control signals to at least two control contacts of the ground contact unit or the vehicle contact unit. After a corresponding contact of the ground contact unit has been identified by the vehicle contact unit, in particular also the position of the contact area, the relative orientation can be determined. For this purpose, two different control signals are placed on two control contacts that are in the contact area. This can then be used to determine what the corresponding orientation of the vehicle contact unit is relative to the ground contact unit. Based on the recorded orientation, the corresponding power contacts can then be connected to specific potential levels to ensure an optimal charging process.
Darüber hinaus kann vorgesehen sein, dass eine Reinigungsüberprüfung durchgeführt wird, indem eine Kleinschutzspannung an dem wenigstens einen Steuerkontakt der Bodenkontakteinheit angelegt wird, wobei eine Isolationsüberprüfung zwischen zwei Kontakten der Bodenkontakteinheit durchgeführt wird. Hierbei kann festgestellt werden, ob die Isolationsstrecke zwischen zwei Kontakten eingehalten wird, also keine Verschmutzung vorliegt, die dies verhindern würde. In addition, it can be provided that a cleaning check is carried out by applying a low protection voltage to the at least one control contact of the ground contact unit, with an insulation check being carried out between two contacts of the ground contact unit. Here it can be determined whether the insulation distance between two contacts is maintained, i.e. whether there is no contamination that would prevent this.
Grundsätzlich kann eine Berührschutzüberwachung durchgeführt werden, um sicherzustellen, dass ein unbeabsichtigtes Kontaktieren von zugänglichen Kontakten möglich ist. Die Berührschutzüberwachung wird kontinuierlich während des konduktiven Ladens durchgeführt. Zudem kann aber auch vorgesehen sein, dass die Berührschutzüberwachung unmittelbar vor dem Ladevorgang durchgeführt wird. In principle, contact protection monitoring can be carried out to ensure that unintentional contact with accessible contacts is possible. Touch protection monitoring is carried out continuously during conductive charging. In addition, it can also be provided that the contact protection monitoring is carried out immediately before the charging process.
Hierzu ist beispielsweise vorgesehen, dass bei der kontinuierlichen Berührschutzüberwachung die jeweiligen Schaltstellungen der Kontaktschalter überwacht werden, welche den Leistungskontakten zugeordnet sind, welche nicht kontaktiert sind. Dies sind die Leistungskontakte, die nicht zu einer Teilmenge der kontaktierten Kontakte gehört, weswegen diese von außen zugänglich sind. Die Teilmenge der kontaktierten Kontakte entspricht dem Kontaktierungsbereich. Die Teilmenge der mehreren Kontakte ist demnach einem Kontaktierungsbereich der Ladefläche zugeordnet, welcher von einem Bauteil der Fahrzeugkontakteinheit überdeckt ist, wenn eine konduktive Verbindung zwischen der Bodenkontakteinheit und der Fahrzeugkontakteinheit hergestellt ist. Die entsprechende Teilmenge, also die Anzahl der mehreren Kontakte, die im Kontaktierungsbereich liegen, hängt von der Größe der Bodenkontakteinheit und/oder der Größe des entsprechenden Bauteils der Fahrzeugkontakteinheit ab, welche zur konduktiven Verbindung mit den Kontakten der Bodenkontakteinheit interagiert, beispielsweise ein Konnektor der Fahrzeugkontakteinheit. For this purpose, for example, it is provided that during the continuous touch protection monitoring, the respective switching positions of the contact switches are monitored, which are assigned to the power contacts which are not contacted. These are the power contacts that do not belong to a subset of the contacted contacts, which is why they are accessible from outside. The subset of contacted contacts corresponds to the contact area. The subset of the multiple contacts is therefore assigned to a contacting area of the loading area, which is formed by a component of the vehicle contact unit is covered when a conductive connection is established between the ground contact unit and the vehicle contact unit. The corresponding subset, i.e. the number of multiple contacts that are in the contacting area, depends on the size of the ground contact unit and/or the size of the corresponding component of the vehicle contact unit, which interacts with the contacts of the ground contact unit for the conductive connection, for example a connector of the vehicle contact unit .
Die zugänglichen Kontakte können auch als freiliegende Kontakte bezeichnet werden, da sie nicht von der Fahrzeugkontakteinheit überdeckt sind, wenn die konduktive Verbindung vorliegt. Mit der Berührschutzüberwachung über die Schaltstellungen der Kontaktschalter wird überprüft, ob die entsprechenden Leistungskontakte potenzialfrei geschaltet sind, wie dies für die freiliegenden Leistungskontakte vorgesehen ist, also die Leistungskontakte, die nicht mit der Fahrzeugkontakteinheit die konduktive Verbindung ausbilden. The accessible contacts can also be referred to as exposed contacts because they are not covered by the vehicle contact unit when the conductive connection is present. The touch protection monitoring via the switching positions of the contact switches checks whether the corresponding power contacts are switched potential-free, as is intended for the exposed power contacts, i.e. the power contacts that do not form the conductive connection with the vehicle contact unit.
Alternativ oder ergänzend kann die kontinuierliche Berührschutzüberwachung darin bestehen, dass kontinuierlich überwacht wird, ob die bereits hergestellte konduktive Verbindung aufrechterhalten wird oder ob die aufgebaute konduktive Verbindung abgerissen ist. Hierzu kann es ausreichend sein, wenn zumindest einer der Kontakte der Teilmenge überprüft wird, da dieser zuvor kontaktiert worden war. Grundsätzlich kann es sich bei dem zumindest einen Kontakt der Teilmenge, der für die kontinuierliche Berührschutzüberprüfung herangezogen wird, um den Steuerkontakt handeln, über den das Steuersignal geleitet wird, was entsprechend überwacht wird. Alternatively or additionally, the continuous contact protection monitoring can consist of continuously monitoring whether the conductive connection that has already been established is maintained or whether the conductive connection that has been established has been broken. For this purpose, it may be sufficient if at least one of the contacts in the subset is checked because it had previously been contacted. In principle, the at least one contact of the subset that is used for the continuous touch protection check can be the control contact through which the control signal is passed, which is monitored accordingly.
Die Berührschutzüberwachung kann mithilfe des Überwachungsschaltkreises erfolgen, der die Schaltstellung der Kontaktschalter und/oder die durchgehende Kontaktierung des entsprechenden Kontakts der Teilmenge überwacht, also die des Steuerkontakts. The touch protection monitoring can be carried out using the monitoring circuit, which monitors the switching position of the contact switches and/or the continuous contacting of the corresponding contact of the subset, i.e. that of the control contact.
In einem extremen Beispiel kann vorgesehen sein, dass sämtliche Kontakte der Bodenkontakteinheit belegt sind, wodurch es im kontaktierten Zustand keine freiliegenden Kontakte gibt. Demnach kann die Teilmenge der mehreren Kontakte allen Kontakten der Bodenkontakteinheit entsprechen. Typischerweise weist die Bodenkontakteinheit jedoch mehr Kontakte auf als die Kontakte, die zur konduk- tiven Verbindung zwischen der Bodenkontakteinheit und der Fahrzeugkontakteinheit benötigt werden. Hierdurch ist unter anderem sichergestellt, dass das Fahrzeug nicht exakt über einen bestimmten Bereich der Bodenkontakteinheit zum Stehen kommen muss, wodurch eine größere Flexibilität vorliegt. Bei dem Bauteil der Fahrzeugkontakteinheit, das den Kontaktierungsbereich überdeckt, kann es sich um ein bewegliches Teil der Fahrzeugkontakteinheit handeln, beispielsweise einen beweglichen Laderüssel oder ähnliches, welcher ausgehend von einem Unterboden des Fahrzeugs in Richtung der Bodenkontakteinheit bewegt wird, um die konduktive Verbindung herzustellen. Das bewegliche Teil der Fahrzeugkontakteinheit kann auch allgemein als Konnektor bezeichnet werden. In an extreme example, it can be provided that all contacts of the ground contact unit are occupied, so that there are no exposed contacts in the contacted state. Accordingly, the subset of the multiple contacts can correspond to all contacts of the ground contact unit. Typically, however, the ground contact unit has more contacts than the contacts that are used for conductive active connection between the ground contact unit and the vehicle contact unit are required. This ensures, among other things, that the vehicle does not have to come to a stop exactly over a specific area of the ground contact unit, which results in greater flexibility. The component of the vehicle contact unit that covers the contact area can be a movable part of the vehicle contact unit, for example a movable loading trunk or similar, which is moved starting from an underbody of the vehicle in the direction of the ground contact unit in order to establish the conductive connection. The movable part of the vehicle contact unit can also be generally referred to as a connector.
Grundsätzlich kann über den wenigstens einen Steuerkontakt der Fahrzeugkontakteinheit oder der Bodenkontakteinheit ein definiertes Steuersignal eingespeist werden, welches mit einem zugehörigen Kontakt der anderen Einheit zusammenwirkt, beispielsweise einen Steuerkontakt, wodurch ein Stromkreis geschlossen wird, bei dem das entsprechende Steuersignal ausgewertet werden kann. In principle, a defined control signal can be fed in via the at least one control contact of the vehicle contact unit or the ground contact unit, which interacts with an associated contact of the other unit, for example a control contact, whereby a circuit is closed in which the corresponding control signal can be evaluated.
Sofern zwei Steuerkontakte bei der der Fahrzeugkontakteinheit und/oder der Bodenkontakteinheit vorgesehen sind, die zudem mit unterschiedlichen Steuersignalen beaufschlagt werden, kann die Orientierung der Fahrzeugkontakteinheit in Bezug auf die Bodenkontakteinheit bestimmt werden, wenn die konduktive Verbindung vorliegt, also die Kontaktierungsorientierung. Ungeachtet dessen ist es mit zwei Steuerkontakten möglich, zwei Kanäle auszubilden, wodurch eine entsprechende Redundanz geschaffen ist. If two control contacts are provided on the vehicle contact unit and/or the ground contact unit, which are also supplied with different control signals, the orientation of the vehicle contact unit with respect to the ground contact unit can be determined when the conductive connection is present, i.e. the contacting orientation. Regardless of this, it is possible to form two channels with two control contacts, which creates appropriate redundancy.
Bei dem Steuersignal kann es sich um eine Sicherheitskleinspannung handeln.The control signal can be a safety extra-low voltage.
Insbesondere sind die Kontakte derart ausgebildet und angeordnet, dass in einem Kontaktierungsbereich stets mindestens zwei Steuerkontakte der Fahrzeugkontakteinheit und/oder zwei Steuerkontakte der Bodenkontakteinheit Teil der kontaktierten Kontakte sind. In particular, the contacts are designed and arranged in such a way that at least two control contacts of the vehicle contact unit and/or two control contacts of the ground contact unit are always part of the contacted contacts in a contact area.
Die jeweiligen Kontakte sind ferner derart angeordnet und dimensioniert, dass bei einer vorliegenden Kontaktierung kein Kurzschluss vorliegt. Dies gilt auch für den Fall, dass sich die Fahrzeugkontakteinheit relativ zur Bodenkontakteinheit verschiebt, insbesondere in der Kontaktierungsebene. Weitere Vorteile und Eigenschaften der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibungen und Zeichnungen, auf die Bezug genommen wird. In den Zeichnungen zeigen: The respective contacts are also arranged and dimensioned in such a way that there is no short circuit when there is contact. This also applies in the event that the vehicle contact unit shifts relative to the ground contact unit, in particular in the contacting plane. Further advantages and properties of the invention result from the following descriptions and drawings, to which reference is made. Shown in the drawings:
Figur 1 eine schematische Übersicht eines erfindungsgemäßen Systems mit einer erfindungsgemäßen Ladeinfrastruktur sowie einer erfindungsgemäßen Fahrzeugkontakteinheit, 1 shows a schematic overview of a system according to the invention with a charging infrastructure according to the invention and a vehicle contact unit according to the invention,
Figur 2 eine schematische Draufsicht auf eine Bodenkontakteinheit einer erfindungsgemäßen Ladeinfrastruktur gemäß einer Ausführungsform,2 shows a schematic top view of a ground contact unit of a charging infrastructure according to the invention according to one embodiment,
Figur 3 eine schematische Draufsicht auf eine Bodenkontakteinheit einer erfindungsgemäßen Ladeninfrastruktur gemäß einer zweiten Ausführungsform, 3 shows a schematic top view of a ground contact unit of a store infrastructure according to the invention according to a second embodiment,
Figur 4 eine schematische Darstellung der elektrischen Verschaltung der Leistungskontakte bei einer erfindungsgemäßen Ladeinfrastruktur, undFigure 4 shows a schematic representation of the electrical connection of the power contacts in a charging infrastructure according to the invention, and
Figur 5 eine schematische Übersicht über einen Ablauf, der ein erfindungsgemäßes Verfahren zum Herstellen einer konduktiven Verbindung zwischen einer Bodenkontakteinheit und einer Fahrzeugkontakteinheit darstellt. Figure 5 shows a schematic overview of a process that represents a method according to the invention for establishing a conductive connection between a ground contact unit and a vehicle contact unit.
In Figur 1 ist ein System 10 gezeigt, das eine elektrische Ladeinfrastruktur 12 sowie ein zumindest teilweise elektrisch betriebenes Fahrzeug 14 zeigt. Das System 10 kann auch als Fahrzeugbatterie-Ladesystem bezeichnet werden. 1 shows a system 10 which shows an electrical charging infrastructure 12 and an at least partially electrically operated vehicle 14. The system 10 can also be referred to as a vehicle battery charging system.
Das Fahrzeug 14 weist eine Fahrzeugkontakteinheit 16 auf, die mit einer Bodenkontakteinheit 18 der elektrischen Ladeinfrastruktur 12 eine konduktive Verbindung eingehen kann, um eine hier nicht näher dargestellte Batterie des Fahrzeugs 14 zu laden. The vehicle 14 has a vehicle contact unit 16, which can establish a conductive connection with a ground contact unit 18 of the electrical charging infrastructure 12 in order to charge a battery of the vehicle 14, not shown here.
Die elektrische Ladeinfrastruktur 12 weist einen Überwachungsschaltkreis 20 sowie eine Abschalteinrichtung 22 auf, die vollständig in der Bodenkontakteinheit 18 integriert sein können. Alternativ kann der Überwachungsschaltkreis 20 teilweise in der Bodenkontakteinheit 18 und teilweise in einer zur Bodenkontakteinheit 18 separat ausgebildeten Überwachungseinheit 24 angeordnet sein. Ferner kann vorgesehen sein, dass der Überwachungsschaltkreis 20 und die Abschalteinrichtung 22 beide vollständig in der separat ausgebildeten Überwachungseinheit 24 angeordnet sind. The electrical charging infrastructure 12 has a monitoring circuit 20 and a shutdown device 22, which can be completely integrated in the ground contact unit 18. Alternatively, the monitoring circuit 20 can be arranged partly in the ground contact unit 18 and partly in a monitoring unit 24 which is designed separately from the ground contact unit 18. Furthermore, can It can be provided that the monitoring circuit 20 and the shutdown device 22 are both arranged completely in the separately designed monitoring unit 24.
Die separat ausgebildete Überwachungseinheit 24 ist demnach optional, weswegen sie in Figur 1 gestrichelt dargestellt ist. Ebenso sind der Überwachungsschaltkreis 20 und die Abschalteinrichtung 22 gestrichelt dargestellt, da ihre jeweilige Position je nach Ausführungsart unterschiedlich sein kann. In jedem Fall wäre die separat ausgebildete Überwachungseinheit 24 mit der Bodenkontakteinheit 18 elektrisch verbunden, wie dies in Figur 1 angedeutet ist. The separately designed monitoring unit 24 is therefore optional, which is why it is shown in dashed lines in Figure 1. Likewise, the monitoring circuit 20 and the shutdown device 22 are shown in dashed lines, since their respective positions can be different depending on the embodiment. In any case, the separately designed monitoring unit 24 would be electrically connected to the ground contact unit 18, as indicated in Figure 1.
Alternativ kann aber auch vorgesehen sein, dass der Überwachungsschaltkreis 20 und/oder die Abschalteinrichtung 22 fahrzeugseitig vorgesehen sind bzw. ist. Alternatively, it can also be provided that the monitoring circuit 20 and/or the shutdown device 22 are provided on the vehicle side.
In Figur 2 ist die Bodenkontakteinheit 18 der Ladeinfrastruktur 12 in einer Draufsicht gemäß einer Ausführungsform gezeigt. In Figure 2, the ground contact unit 18 of the charging infrastructure 12 is shown in a top view according to an embodiment.
Die Bodenkontakteinheit 18 weist einen plattenförmigen Grundkörper 26 auf, der eine Ladefläche 28 hat, welche vor dem Herstellen der konduktiven Verbindung freiliegend ist. Es handelt sich bei der Ladefläche 28 um eine freiliegende Ladefläche, wenn die Kontaktierung zwischen der Bodenkontakteinheit 18 und der Fahrzeugkontakteinheit 16 hergestellt wird. The ground contact unit 18 has a plate-shaped base body 26 which has a loading surface 28 which is exposed before the conductive connection is established. The loading area 28 is an exposed loading area when the contact between the ground contact unit 18 and the vehicle contact unit 16 is made.
Die Ladefläche 28 kann jedoch grundsätzlich im nichtbenutzten Zustand von einer (hier nicht dargestellten) Abdeckung verdeckt sein, sodass die Ladefläche 28 unter anderem vor Umwelteinflüssen geschützt ist. Die entsprechende Abdeckung kann manuell oder automatisch entfernt werden, wodurch die Ladefläche 28 frei zugänglich wird. However, the loading area 28 can in principle be covered by a cover (not shown here) when not in use, so that the loading area 28 is protected from environmental influences, among other things. The corresponding cover can be removed manually or automatically, making the loading area 28 freely accessible.
Auf der Ladefläche 28 sind mehrere Kontakte 30 vorgesehen, bei denen es sich um unterschiedliche Kontaktarten bzw. Kontakttypen handelt. Several contacts 30 are provided on the loading surface 28, which are different types of contacts.
In jedem Fall umfassen die Kontakte 30 unter anderem mehrere Leistungskontakte 32, welche zum Ladevorgang der Batterie des Fahrzeugs 14 genutzt werden. Es fließt beim Laden des Fahrzeugs 14, insbesondere beim Laden der Batterie des Fahrzeugs 14, ein Ladestrom über zumindest einen Teil der Leistungskontakte 32. Die entsprechenden Leistungskontakte 32 sind hierzu grundsätzlich wenigstens einer Potenziallage 34 zugeordnet, wie nachfolgend noch erläutert wird. In any case, the contacts 30 include, among other things, several power contacts 32, which are used to charge the battery of the vehicle 14. When charging the vehicle 14, in particular when charging the battery of the vehicle 14, a charging current flows through at least some of the power contacts 32. The corresponding power contacts 32 are for this purpose basically assigned to at least one potential layer 34, as will be explained below.
In der gezeigten Ausführungsform ist die Bodenkontakteinheit 18 als dreiphasige Bodenkontakteinheit 18 ausgebildet, was bedeutet, dass die einzelnen Leistungskontakte 32 vier unterschiedlichen Potenziallagen 34 zugeordnet werden können, nämlich der Neutrallage N sowie den Phasenlagen L1 , L2 und L3. Die Neutrallage N wird auch als Neutralleiter bezeichnet. Es handelt sich demnach um die entsprechenden Potenziallagen N, P1 , P2 und P3. In the embodiment shown, the ground contact unit 18 is designed as a three-phase ground contact unit 18, which means that the individual power contacts 32 can be assigned to four different potential positions 34, namely the neutral position N and the phase positions L1, L2 and L3. The neutral position N is also referred to as the neutral conductor. These are therefore the corresponding potential levels N, P1, P2 and P3.
Wie aus Figur 2 hervorgeht, ist daher ein entsprechender dreiphasiger Anschluss 35 vorgesehen, insbesondere bei der Bodenkontakteinheit 18. As can be seen from Figure 2, a corresponding three-phase connection 35 is therefore provided, in particular at the ground contact unit 18.
Die Leistungskontakte 32 sind demnach in Leistungskontaktebenen P1 , P2, P3, P4 unterteilt bzw. den Leistungskontaktebenen zugeordnet, die auch als „Pin- Layer“ bezeichnet werden. The power contacts 32 are therefore divided into power contact levels P1, P2, P3, P4 or assigned to the power contact levels, which are also referred to as “pin layers”.
Insofern gibt es vier Arten von Leistungskontakten 32, nämlich erste Leistungskontakte 32-1 , die der ersten Leistungskontaktebene P1 zugeordnet sind, zweite Leistungskontakte 32-2, die der zweiten Leistungskontaktebene P2 zugeordnet sind, dritte Leistungskontakte 32-3, die der dritten Leistungskontaktebene P3 zugeordnet sind, sowie vierte Leistungskontakte 32-4, die der vierten Leistungskontaktebene P4 zugeordnet sind. Anschaulich geht dies aus Figur 4 hervor, worauf nachfolgend noch Bezug genommen wird, wenn die Verschaltung der Leistungskontakte 32 beschrieben wird. In this respect, there are four types of power contacts 32, namely first power contacts 32-1, which are assigned to the first power contact level P1, second power contacts 32-2, which are assigned to the second power contact level P2, third power contacts 32-3, which are assigned to the third power contact level P3 are, as well as fourth power contacts 32-4, which are assigned to the fourth power contact level P4. This is clear from Figure 4, which will be referred to below when the interconnection of the power contacts 32 is described.
Aus der Figur 2 geht bereits hervor, dass die vier Arten von Leistungskontakten 32 in einem Rechteck angeordnet sind, insbesondere in einem Rechteck auf der Ladefläche 28. 2 already shows that the four types of power contacts 32 are arranged in a rectangle, in particular in a rectangle on the loading area 28.
Im gezeigten Ausführungsbeispiel ist der erste Leistungskontakt 32-1 in einer oberen rechten Ecke des Rechtecks vorgesehen, wohingegen der zweite Leistungskontakt 32-2 im unteren rechten Eck des Rechtecks vorgesehen ist. Der dritte Leistungskontakt 32-3 ist in einem unteren linken Eck des Rechtecks vorgesehen, wohingegen der vierte Leistungskontakt 32-4 in einem oberen linken Eck des Rechtecks vorgesehen ist. Insofern bilden die vier Arten der Leistungskontakte 32 gemeinsam das Rechteck in der entsprechenden Ebene aus. Neben den Leistungskontakten 32 umfassen die Kontakte 30 zudem wenigstens einen Schutzleiter-Kontakt 36, also einen PE-Kontakt. In der in Figur 2 gezeigten Ausführungsform sind mehrere Schutzleiter-Kontakte 36 vorgesehen, die separat und isoliert von den Leistungskontakten 32 auf der Ladefläche 28 angeordnet sind. In the exemplary embodiment shown, the first power contact 32-1 is provided in an upper right corner of the rectangle, whereas the second power contact 32-2 is provided in the lower right corner of the rectangle. The third power contact 32-3 is provided in a lower left corner of the rectangle, whereas the fourth power contact 32-4 is provided in an upper left corner of the rectangle. In this respect, the four types of power contacts 32 together form the rectangle in the corresponding plane. In addition to the power contacts 32, the contacts 30 also include at least one protective conductor contact 36, i.e. a PE contact. In the embodiment shown in Figure 2, several protective conductor contacts 36 are provided, which are arranged separately and insulated from the power contacts 32 on the loading surface 28.
Ferner geht aus der in Figur 2 gezeigten Ausführungsform hervor, dass die Schutzleiter-Kontakte 36 jeweils im Zentrum der Rechtecke angeordnet sind. Furthermore, it can be seen from the embodiment shown in FIG. 2 that the protective conductor contacts 36 are each arranged in the center of the rectangles.
Die Rechtecke sind dabei insbesondere als Quadrate ausgebildet, sodass der im Zentrum angeordnete Schutzleiter-Kontakt 36 den gleichen Abstand zu jedem der Leistungskontakte 32 aufweist. Insofern ist in Figur 2 ein zentriertquadratisches Muster hinsichtlich der Leistungskontakte 32 und der Schutzleiter- Kontakte 36 vorgesehen. The rectangles are in particular designed as squares, so that the protective conductor contact 36 arranged in the center is at the same distance from each of the power contacts 32. In this respect, a centered square pattern is provided in FIG. 2 with regard to the power contacts 32 and the protective conductor contacts 36.
Alternativ zu der in Figur 2 gezeigten Ausführungsform kann die Bodenkontakteinheit 18 eine durchgehende Schutzleiter-Ebene 38 aufweisen, die demnach im Wesentlichen der Fläche des Grundkörpers 26 bzw. der Grundfläche der Ladefläche 28 entspricht, wie dies in Figur 3 gezeigt ist. As an alternative to the embodiment shown in Figure 2, the ground contact unit 18 can have a continuous protective conductor level 38, which therefore essentially corresponds to the area of the base body 26 or the base area of the loading area 28, as shown in Figure 3.
Die einzelnen Leistungskontakte 32 durchbrechen dann die entsprechende Schutzleiter-Ebene 38, wobei die Leistungskontakte 32 jeweils isoliert zur Schutzleiter-Ebene 38 angeordnet sind, beispielsweise durch ringförmige Isolierabschnitte 39, die die Leistungskontakte 32 von der Schutzleiter-Ebene 38 isolieren. The individual power contacts 32 then break through the corresponding protective conductor level 38, with the power contacts 32 each being arranged in isolation from the protective conductor level 38, for example by annular insulating sections 39 which isolate the power contacts 32 from the protective conductor level 38.
Zudem können die Kontakte 30 grundsätzlich wenigstens einen Steuerkontakt 40 umfassen, welcher benutzt wird, um eine Kontaktierungsüberprüfung vorzunehmen, also um festzustellen, ob die Fahrzeugkontakteinheit 16 die Bodenkontakteinheit 18 kontaktiert, worauf nachfolgend noch eingegangen wird. In addition, the contacts 30 can in principle include at least one control contact 40, which is used to carry out a contact check, i.e. to determine whether the vehicle contact unit 16 contacts the ground contact unit 18, which will be discussed below.
In den gezeigten Ausführungsformen der Figuren 2 und 3 sind mehrere Steuerkontakte 40 vorgesehen. In the embodiments shown in Figures 2 and 3, several control contacts 40 are provided.
Grundsätzlich können die Steuerkontakte 40 und/oder die Schutzleiter- Kontakte 36 als magnetische Kontakte 41 ausgebildet sein, also magnetisierbar sein. Hierdurch ist es möglich, dass die hergestellte konduktive Verbindung nur in definierter Weise erfolgt, nämlich derart, dass wenigstens ein magnetischer Kontakt 41 der Fahrzeugkontakteinheit 16 mit einem magnetischen Kontakt 41 der Bodenkontakteinheit 18 koppelt. In principle, the control contacts 40 and/or the protective conductor contacts 36 can be designed as magnetic contacts 41, i.e. they can be magnetized. This makes it possible for the conductive connection produced to only take place in a defined manner, namely in such a way that at least one magnetic Contact 41 of the vehicle contact unit 16 couples to a magnetic contact 41 of the ground contact unit 18.
Die definierte Verbindung ist sichergestellt, da die magnetischen Kontakte 41 jeweils mittig in einem zugeordneten Rechteck, insbesondere einem Quadrat, angeordnet sind, in dessen Ecken jeweils eine Art der Leistungskontakte 32 vorgesehen sind, also ein erster Leistungskontakt 32-1 , ein zweiter Leistungskontakt 32-2, ein dritter Leistungskontakt 32-3 sowie ein vierter Leistungskontakt 32-4. Folglich kann entweder ein Schutzleiter-Kontakt 36 oder ein Steuerkontakt 40 im Zentrum des jeweiligen Rechtecks vorgesehen sein. The defined connection is ensured because the magnetic contacts 41 are each arranged centrally in an assigned rectangle, in particular a square, in the corners of which a type of power contact 32 is provided, i.e. a first power contact 32-1, a second power contact 32- 2, a third power contact 32-3 and a fourth power contact 32-4. Consequently, either a protective conductor contact 36 or a control contact 40 can be provided in the center of the respective rectangle.
Insbesondere sind die Kontakte 30 grundsätzlich so auf der Ladefläche 28 verteilt und zueinander angeordnet, dass zumindest zwei Steuerkontakte 40 in einem Kontaktierungsbereich A der Ladefläche 28 liegen, welcher von der Fahrzeugkontakteinheit 16 überdeckt ist, wenn die konduktive Verbindung hergestellt ist. Über die zwei Steuerkontakte 40 im Kontaktierungsbereich A kann dann festgestellt werden, in welcher Orientierung die Bodenkontakteinheit 18 kontaktiert worden ist. In particular, the contacts 30 are basically distributed on the loading area 28 and arranged relative to one another in such a way that at least two control contacts 40 lie in a contacting area A of the loading area 28, which is covered by the vehicle contact unit 16 when the conductive connection is established. The orientation in which the ground contact unit 18 was contacted can then be determined via the two control contacts 40 in the contacting area A.
Durch Kenntnis der Geometrie der Fahrzeugkontakteinheit 16 kann darüber hinaus ermittelt werden, welche Kontakte 30 kontaktiert worden sind, also welche der Kontakte 30 zur Teilmenge der kontaktierten Kontakte 30 gehören, die im Kontaktierungsbereich A der Ladefläche 28 liegen. By knowing the geometry of the vehicle contact unit 16, it can also be determined which contacts 30 have been contacted, i.e. which of the contacts 30 belong to the subset of the contacted contacts 30 that lie in the contacting area A of the loading area 28.
Basierend auf diesen Informationen können die entsprechenden Leistungskontakte 32 dann geschaltet werden, um eine bestimmte Potenziallage 34 den unterschiedlichen Leistungskontaktebenen P1 bis P4 zuzuordnen bzw. damit zu verbinden. Based on this information, the corresponding power contacts 32 can then be switched in order to assign or connect a specific potential level 34 to the different power contact levels P1 to P4.
In Figur 4 ist am Beispiel einer Ausführungsform gezeigt, wie die Verschaltung der Leistungskontakte 32 erfolgt. Dies trifft grundsätzlich auf die Verschaltung der Leistungskontakte 32 der Fahrzeugkontakteinheit 16 sowie auf die Verschaltung der Leistungskontakte 32 der Bodenkontakteinheit 18 zu. 4 shows, using the example of an embodiment, how the power contacts 32 are connected. This basically applies to the connection of the power contacts 32 of the vehicle contact unit 16 as well as to the connection of the power contacts 32 of the ground contact unit 18.
Die einzelnen Leistungskontakte 32 können jeweils über Kontaktschalter 42 mit einer entsprechenden Leistungskontaktebene P1 bis P4 verbunden werden, sodass die einzelnen Leistungskontakte 32 über die Kontaktschalter 42 zu- bzw. weggeschaltet werden können. Hierdurch ist es möglich, dass lediglich die Leistungskontakte 32 einer entsprechenden Potenziallage 34 zugeschaltet werden, die im Kontaktierungsbereich A liegen, sodass freiliegende Leistungskontakte 32 potenzialfrei sind. The individual power contacts 32 can each be connected to a corresponding power contact level P1 to P4 via contact switches 42, so that the individual power contacts 32 can be switched on or off via the contact switches 42. This makes it possible that only the Power contacts 32 are connected to a corresponding potential layer 34, which lie in the contact area A, so that exposed power contacts 32 are potential-free.
Aus Figur 4 geht ferner hervor, dass die jeweiligen Kontaktschalter 42 als Spiegelkontakte ausgebildet sind, sodass die Kontaktschalter 42 einen Hauptkontakt 44 sowie einen Überwachungskontakt 46 aufweisen. Aufgrund der Ausbildung als Spiegelkontakt ist sichergestellt, dass der Hauptkontakt 44, welcher als ein Relais fungiert, mit dem Überwachungskontakt 46 mechanisch gekoppelt ist, sodass sich die jeweiligen Schaltstellungen des Hauptkontakts 44 und des Überwachungskontakts 46 gegenseitig bedingen bzw. voneinander abhängen. Der Hauptkontakt 44 und der Überwachungskontakt 46 sind jedoch voneinander galvanisch getrennt, sodass beide Kontakte 44, 46 nicht einem gemeinsamen Stromkreis zugeordnet sind. Vielmehr sind beide Kontakte 44, 46 unterschiedlichen Stromkreisen zugeordnet, die voneinander unabhängig und zudem galvanisch voneinander getrennt sind. 4 also shows that the respective contact switches 42 are designed as mirror contacts, so that the contact switches 42 have a main contact 44 and a monitoring contact 46. Due to the design as a mirror contact, it is ensured that the main contact 44, which functions as a relay, is mechanically coupled to the monitoring contact 46, so that the respective switching positions of the main contact 44 and the monitoring contact 46 are mutually dependent or dependent on one another. However, the main contact 44 and the monitoring contact 46 are galvanically isolated from one another, so that both contacts 44, 46 are not assigned to a common circuit. Rather, both contacts 44, 46 are assigned to different circuits that are independent of one another and are also galvanically isolated from one another.
Insofern gibt es keine Schaltstellung des Kontaktschalters 42, in der ein geschlossener Stromkreis gebildet ist, in dem sowohl der Hauptkontakt 44 als auch der Überwachungskontakt 46 eingebunden sind, sodass ein Strom über beide Kontakte 44, 46 des Kontaktschalters 42 fließen könnte. Der Hauptkontakt 44 ist, wie in Figur 4 gezeigt, als ein normalerweise geöffneter Kontakt, also ein NO- Kontakt, ausgebildet, wohingegen der Überwachungskontakt 46 als ein normalerweise geschlossener Kontakt, also ein NC-Kontakt, ausgebildet ist. In this respect, there is no switching position of the contact switch 42 in which a closed circuit is formed in which both the main contact 44 and the monitoring contact 46 are integrated, so that a current could flow via both contacts 44, 46 of the contact switch 42. The main contact 44 is, as shown in Figure 4, designed as a normally open contact, i.e. a NO contact, whereas the monitoring contact 46 is designed as a normally closed contact, i.e. an NC contact.
In Figur 4 ist demnach die Ausgangsstellung der Kontaktschalter 42 gezeigt, da sich die Kontaktschalter 42 jeweils in einer entsprechenden Schaltstellung befinden, bei denen die Hauptkontakte 44 geöffnet sind, sodass kein Stromfluss zu den Leistungskontakten 32 möglich ist. Mit anderen Worten sind die Leistungskontakte 32 keiner Potenziallage 34 zugeschaltet, wodurch ein Berührschutz gewährleistet ist. 4 therefore shows the initial position of the contact switches 42, since the contact switches 42 are each in a corresponding switching position in which the main contacts 44 are open, so that no current flow to the power contacts 32 is possible. In other words, the power contacts 32 are not connected to any potential layer 34, which ensures protection against contact.
Der entsprechende Berührschutz kann überwacht werden, indem der Überwachungsschaltkreis 20 unter anderem die jeweilige Schaltstellung der Überwachungskontakte 46 der entsprechenden Kontaktschalter 42 überwacht. Die Überwachung findet dabei zumindest bei den Kontaktschaltern 42 statt, die Leistungskontakten 32 zugeordnet sind, welche beim Vorliegen der konduktiven Verbindung zwischen der Bodenkontakteinheit 18 und der Fahrzeugkontakteinheit 16 nicht kontaktiert sind, also bei Leistungskontakten 32, welche nicht zur Teilmenge der mehreren Kontakte 30 der Bodenkontakteinheit 18 gehören, die kontaktiert sind. The corresponding contact protection can be monitored by the monitoring circuit 20 monitoring, among other things, the respective switching position of the monitoring contacts 46 of the corresponding contact switches 42. The monitoring takes place at least with the contact switches 42, which are assigned to power contacts 32, which are not contacted when there is a conductive connection between the ground contact unit 18 and the vehicle contact unit 16, i.e. with power contacts 32, which are not part of the subset of the several contacts 30 of the ground contact unit 18 belong who have been contacted.
Der Überwachungsschaltkreis 20 steuert die Abschalteinrichtung 22 an, sofern der Überwachungsschaltkreis 20 feststellt, dass eine falsche Schaltstellung bei einem der Überwachungskontakte 46 vorliegt, was zur Folge hat, dass einer der Hauptkontakte 44 ebenfalls eine falsche Schaltstellung hat, da die Überwachungskontakte 46 und die Hauptkontakte 44 mechanisch miteinander gekoppelt sind. The monitoring circuit 20 controls the shutdown device 22 if the monitoring circuit 20 determines that there is an incorrect switching position in one of the monitoring contacts 46, which has the result that one of the main contacts 44 also has an incorrect switching position, since the monitoring contacts 46 and the main contacts 44 are mechanically coupled to each other.
Die falsche Schaltstellung entspricht dabei einer geöffneten Schaltstellung des Überwachungskontakts 46, welche mit einer geschlossenen Schaltstellung des zugeordneten Hauptkontakts 44 einhergeht, was bedeuten würde, dass ein frei zugänglicher Leistungskontakt 32 einer Potenziallage 34 zugeordnet wäre, obwohl dies nicht gewünscht ist, da der entsprechende Leistungskontakt 32 freiliegend ist. The incorrect switching position corresponds to an open switching position of the monitoring contact 46, which is accompanied by a closed switching position of the assigned main contact 44, which would mean that a freely accessible power contact 32 would be assigned to a potential position 34, although this is not desired since the corresponding power contact 32 is exposed.
Die Abschalteinrichtung 22 ändert aufgrund der Ansteuerung durch den Überwachungsschaltkreis 20 ihren Zustand, was mit einer vollständigen Abschaltung bzw. einer vollständigen Trennung einhergehen kann. Mit anderen Worten kann die Abschalteinrichtung 22 derart ausgebildet sein, dass eine galvanische Trennung sämtlicher Leistungskontakte 32 vorgenommen wird, wodurch sämtliche Leistungskontakte 32 potenzialfrei geschaltet werden würden. The shutdown device 22 changes its state due to the control by the monitoring circuit 20, which can be accompanied by a complete shutdown or a complete separation. In other words, the shutdown device 22 can be designed in such a way that a galvanic isolation of all power contacts 32 is carried out, whereby all power contacts 32 would be switched potential-free.
Insofern kann die Abschalteinrichtung 22 einen Hauptschalter 46 bzw. ein Schütz umfassen, welcher die entsprechende galvanische Trennung vollzieht. In this respect, the shutdown device 22 can include a main switch 46 or a contactor, which carries out the corresponding galvanic isolation.
Alternativ kann die Abschalteinrichtung 22 eine elektronische Leistungsregelung 50 umfassen, die vorgesehen ist, die der Potenziallage 34 zugeordnete Spannung entsprechend zu reduzieren, sodass die anliegende Spannung auf einen unkritischen Wert begrenzt wird, wodurch der Berührschutz gewährleistet ist. Mit anderen Worten liegt an dem jeweiligen Leistungskontakt 32, der mit dem fälschlicherweise geschlossenen Hauptkontakt 44 des Kontaktschalters 42 gekoppelt ist, eine so niedrige Spannung an, dass keine Gefahr besteht. Darüber hinaus geht aus Figur 4 hervor, dass eine Eingangsschnittstelle 52 vorgesehen ist, die dem Anschluss 35 und den Potenziallagen 34 zugeordnet ist. Alternatively, the switch-off device 22 can include an electronic power control 50, which is intended to correspondingly reduce the voltage assigned to the potential level 34, so that the applied voltage is limited to a non-critical value, thereby ensuring contact protection. In other words, the respective power contact 32, which is coupled to the incorrectly closed main contact 44 of the contact switch 42, has such a low voltage that there is no danger. In addition, it can be seen from Figure 4 that an input interface 52 is provided, which is assigned to the connection 35 and the potential layers 34.
Des Weiteren ist eine Ausgangsschnittstelle 54 vorgesehen, die mit den Leistungskontakten 32 verbunden ist, insbesondere den Leistungskontaktebenen P1 bis P4. Furthermore, an output interface 54 is provided, which is connected to the power contacts 32, in particular the power contact levels P1 to P4.
Zudem ist eine Schalteinheit 56 vorgesehen, welche zwischen der Eingangsschnittstelle 52 und der Ausgangsschnittstelle 54 vorgesehen ist. In addition, a switching unit 56 is provided, which is provided between the input interface 52 and the output interface 54.
Die Schalteinheit 56 weist mehrere Schalter 58 auf, die grundsätzlich dazu eingerichtet sind, die jeweils einer Leistungskontaktebene P1 bis P4 zugehörigen Leistungskontakte 32 gemeinsam zwischen einer ersten Potenziallage 34 und einer zweiten Potenziallage 34 wahlweise hin- bzw. herzuschalten, beispielsweise zwischen der Neutrallage N und der ersten Phase L1. The switching unit 56 has a plurality of switches 58, which are basically set up to selectively switch the power contacts 32 belonging to a power contact level P1 to P4 together between a first potential position 34 and a second potential position 34, for example between the neutral position N and the first phase L1.
Dies geschieht insbesondere in Abhängigkeit der über die Steuerkontakte 40 ermittelten Orientierung der Fahrzeugkontakteinheit 16 zur Bodenkontakteinheit 18. This happens in particular depending on the orientation of the vehicle contact unit 16 to the ground contact unit 18 determined via the control contacts 40.
Die Schalteinheit 56 stellt beispielsweise sicher, dass zumindest die ersten Leistungskontakte 32-1 , also die Leistungskontakte 32, die der ersten Leistungskontaktebene P1 zugeordnet sind, wahlweise mit der ersten Potenziallage 34 (Neutrallage N) oder mit der zweiten Potenziallage 34 (erste Phasenlage L1) verbindbar sind. The switching unit 56 ensures, for example, that at least the first power contacts 32-1, i.e. the power contacts 32 that are assigned to the first power contact level P1, are either connected to the first potential position 34 (neutral position N) or to the second potential position 34 (first phase position L1). are connectable.
In der in Figur 4 dargestellten Ausführungsform ist die Schalteinheit 56 derart ausgebildet, dass sämtliche Leistungskontaktebenen P1 bis P4, also die jeweiligen Leistungskontakte 32 gruppenweise, wahlweise mit jeder der vorliegenden Potenziallagen 34 verbunden werden können, sodass eine maximale Flexibilität gewährleistet ist. 4, the switching unit 56 is designed in such a way that all power contact levels P1 to P4, i.e. the respective power contacts 32, can be connected in groups to each of the existing potential layers 34, so that maximum flexibility is guaranteed.
In dem in Figur 4 gezeigten Ausschnitt sind die vier unterschiedlichen Arten der Leistungskontakte 32 gezeigt, also jeweils ein erster Leistungskontakt 32-1 , ein zweiter Leistungskontakt 32-2, ein dritter Leistungskontakt 32-3 sowie ein vierter Leistungskontakt 32-4. Anders ausgedrückt sind also Leistungskontakte 32 gezeigt, die der ersten Leistungskontaktebene P1 , der zweiten Leistungskontakt- ebene P2, der dritten Leistungskontaktebene P3 sowie der vierten Leistungskontaktebene P4 zugeordnet sind bzw. über die entsprechenden Kontaktschalter 42 mit diesen verbunden sind. 4 shows the four different types of power contacts 32, i.e. a first power contact 32-1, a second power contact 32-2, a third power contact 32-3 and a fourth power contact 32-4. In other words, power contacts 32 are shown, which correspond to the first power contact level P1, the second power contact level level P2, the third power contact level P3 and the fourth power contact level P4 are assigned or are connected to them via the corresponding contact switches 42.
Grundsätzlich können auch die Schalter 58 - wie die Kontaktschalter 42 - als Spiegelkontakte ausgebildet sein, sodass die Schalter 58 einen Hauptkontakt 60 sowie einen Überwachungskontakt 62 aufweisen. In principle, the switches 58 - like the contact switches 42 - can also be designed as mirror contacts, so that the switches 58 have a main contact 60 and a monitoring contact 62.
Im Gegensatz zu den Leistungskontakten 32 ist der wenigstens eine Schutzleiter-Kontakt 36 fest verdrahtet, was bedeutet, dass der wenigstens eine Schutzleiter-Kontakt 36 bzw. die Schutzleiter-Ebene 38 fix ist, also nicht mit einer der Potenziallagen 34 verbunden werden kann. In contrast to the power contacts 32, the at least one protective conductor contact 36 is hard-wired, which means that the at least one protective conductor contact 36 or the protective conductor level 38 is fixed, i.e. cannot be connected to one of the potential layers 34.
Dies gilt in gleicher Weise für die Steuerkontakte 40, welche ebenfalls fest verdrahtet sind. This applies equally to the control contacts 40, which are also hard-wired.
Wie vorstehend bereits erläutert, ist der zumindest eine zumindest eine Steuerkontakt 40 vorgesehen, um eine Kontaktierungsüberprüfung vorzunehmen, also um festzustellen, ob die Fahrzeugkontakteinheit 16 die Bodenkontakteinheit 18 kontaktiert hat. As already explained above, the at least one control contact 40 is provided to carry out a contact check, i.e. to determine whether the vehicle contact unit 16 has contacted the ground contact unit 18.
Insbesondere sind die Kontakte 30 grundsätzlich so verteilt, dimensioniert und/oder zueinander angeordnet, dass zumindest zwei Steuerkontakte 40 in dem Kontaktierungsbereich A liegen, welcher von der Fahrzeugkontakteinheit 16 überdeckt ist, wenn die konduktive Verbindung hergestellt ist, wie aus den Figuren 2 und 3 zu entnehmen ist. In particular, the contacts 30 are basically distributed, dimensioned and/or arranged relative to one another in such a way that at least two control contacts 40 lie in the contact area A, which is covered by the vehicle contact unit 16 when the conductive connection is established, as shown in FIGS. 2 and 3 can be removed.
Aus Figur 5 geht ein Ablauf hervor, der zeigt, welche Schritte durchgeführt werden, um einen Ladevorgang zu initiieren und zu beenden. 5 shows a sequence that shows which steps are carried out to initiate and end a charging process.
Zur Vorbereitung des Ladevorgangs kann zunächst ein Selbsttest der Leistungskontakte 32 durchgeführt werden, um sicherzustellen, dass die Kontaktschalter 42 aller Leistungskontakte 32 geöffnet sind. Dies kann zu Beginn durchgeführt werden, um sicherzustellen, dass sich die Bodenkontakteinheit 18 und/oder die Fahrzeugkontakteinheit 16 grundsätzlich in einem Zustand befindet, um einen Ladevorgang überhaupt ausführen zu können. Hierzu kann mittels des Überwachungsschaltkreises 20 die Stellungen der Kontaktschalter 42 überwacht werden, insbesondere der Überwachungskontakte 46. To prepare for the charging process, a self-test of the power contacts 32 can first be carried out to ensure that the contact switches 42 of all power contacts 32 are open. This can be done at the beginning to ensure that the ground contact unit 18 and/or the vehicle contact unit 16 is basically in a state to be able to carry out a charging process at all. For this purpose, the positions of the contact switches 42, in particular the monitoring contacts 46, can be monitored by means of the monitoring circuit 20.
Darüber hinaus kann die Vorbereitungsphase einen Kompatibilitätscheck aufweisen, bei dem eine Kommunikation zwischen der Bodenkontakteinheit 18 und der Fahrzeugkontakteinheit 16 des Fahrzeugs erfolgt, um festzustellen, ob die beiden Kontakteinheiten 16, 18 überhaupt miteinander einen Ladevorgang durchführen können. Hierbei werden entsprechende Signale miteinander ausgetauscht, um festzustellen, ob die Kontakteinheiten 16, 18 kompatibel zueinander sind. In addition, the preparation phase can include a compatibility check, in which communication takes place between the ground contact unit 18 and the vehicle contact unit 16 of the vehicle in order to determine whether the two contact units 16, 18 can even carry out a charging process with one another. Corresponding signals are exchanged with one another in order to determine whether the contact units 16, 18 are compatible with one another.
Anschließend kann während der Vorbereitungsphase eine Positionierung erfolgen, bei der das Fahrzeug 14 über die Bodenkontakteinheit 18 bzw. in Bezug hierzu positioniert wird, indem entsprechende Signale ausgegeben werden, sodass bspw. ein Fahrer des Fahrzeugs 14 das Fahrzeug 14 möglichst exakt über die Bodenkontakteinheit 18 parkt, wodurch eine konduktive Verbindung hergestellt werden kann. Bei den Signalen kann es sich um optische und/oder akustische Signale handeln. Bei einem zumindest teilweise autonom betriebenen Fahrzeug kann die Positionierung auch automatisch erfolgen. In jedem Fall ist es hierdurch möglich, die Größe der Bodenkontakteinheit 18 zu minimieren. Subsequently, positioning can take place during the preparation phase, in which the vehicle 14 is positioned via the ground contact unit 18 or in relation to it by outputting appropriate signals, so that, for example, a driver of the vehicle 14 parks the vehicle 14 as precisely as possible via the ground contact unit 18 , whereby a conductive connection can be established. The signals can be optical and/or acoustic signals. In the case of a vehicle that is at least partially operated autonomously, positioning can also take place automatically. In any case, this makes it possible to minimize the size of the ground contact unit 18.
Das Fahrzeug 14 bzw. die Fahrzeugkontakteinheit 16 wird daraufhin eine Ladeanforderung an die elektrische Ladeinfrastruktur 12 schicken, insbesondere die Bodenkontakteinheit 18. Die elektrische Ladeinfrastruktur 12 verarbeitet die Ladeanforderung entsprechend. Sollte das Ergebnis positiv sein, so wird dies dem Fahrzeug 14 bzw. der Fahrzeugkontakteinheit 16 kommuniziert, woraufhin der Ladevorgang initiiert werden könnte. The vehicle 14 or the vehicle contact unit 16 will then send a charging request to the electrical charging infrastructure 12, in particular the ground contact unit 18. The electrical charging infrastructure 12 processes the charging request accordingly. If the result is positive, this will be communicated to the vehicle 14 or the vehicle contact unit 16, whereupon the charging process could be initiated.
Hierzu wird zunächst die konduktive Verbindung zwischen der Fahrzeugkontakteinheit 16 und der Bodenkontakteinheit 18 hergestellt, indem zumindest ein Bauteil der Fahrzeugkontakteinheit 16, beispielsweise ein Konnektor, in Richtung der Bodenkontakteinheit 18 bewegt wird, wodurch dieses auf der Ladefläche 28 der Bodenkontakteinheit 18 bereichsweise zur Anlage kommt, sodass zumindest eine Teilmenge der mehreren Kontakte 30 der Bodenkontakteinheit 18 kontaktiert ist. Um dies festzustellen, wird eine Kontaktierungsüberprüfung durchgeführt, bei der festgestellt wird, ob Kontakte 30 der Bodenkontakteinheit 18 kontaktiert sind. For this purpose, the conductive connection between the vehicle contact unit 16 and the ground contact unit 18 is first established by moving at least one component of the vehicle contact unit 16, for example a connector, in the direction of the ground contact unit 18, whereby it comes to rest on the loading area 28 of the ground contact unit 18 in certain areas, so that at least a subset of the multiple contacts 30 of the ground contact unit 18 is contacted. In order to determine this, a contact check is carried out, in which it is determined whether contacts 30 of the ground contact unit 18 are contacted.
Die Kontaktierungsüberprüfung erfolgt über die Steuerkontakte 40. Hierzu liegt wenigstens ein Steuersignal, beispielsweise eine Kleinschutzspannung, an den Steuerkontakten 40 an, insbesondere an zumindest einem der Steuerkontakte 40. Das Steuersignal kann von einem Signalgenerator 64 erzeugt werden, der beispielsweise fahrzeugseitig vorgesehen ist, beispielsweise als Teil der Fahrzeugkontakteinheit 16. Alternativ kann der Signalgenerator 64 infrastrukturseitig vorgesehen sein, beispielsweise als Teil der Ladeinfrastruktur 12. The contact check is carried out via the control contacts 40. For this purpose, at least one control signal, for example a low protection voltage, is applied to the control contacts 40, in particular to at least one of the control contacts 40. The control signal can be generated by a signal generator 64, which is provided on the vehicle side, for example as Part of the vehicle contact unit 16. Alternatively, the signal generator 64 can be provided on the infrastructure side, for example as part of the charging infrastructure 12.
Zudem wird gemessen, ob das Steuersignal über eine durchgehende Verbindung übertragen wird, die zumindest den Steuerkontakt 40 der Bodenkontakteinheit 18 und/oder den Steuerkontakt 40 der Fahrzeugkontakteinheit 16 umfasst, an den das Steuersignal angelegt worden ist. Hierzu kann der Überwachungsschaltkreis 20 entsprechend verwendet werden. In addition, it is measured whether the control signal is transmitted via a continuous connection that includes at least the control contact 40 of the ground contact unit 18 and/or the control contact 40 of the vehicle contact unit 16 to which the control signal has been applied. The monitoring circuit 20 can be used accordingly for this purpose.
Zudem kann festgestellt werden, welche der entsprechenden Kontakte 30 kontaktiert sind, indem die Steuerkontakte 40 einzeln und/oder gruppenweise durchgeschaltet werden. Sofern dabei festgestellt wird, dass eine durchgehende Verbindung an einem der Steuerkontakte 40 vorliegt, so ist ermittelt worden, dass der entsprechende Steuerkontakt 40 kontaktiert ist. In addition, it can be determined which of the corresponding contacts 30 are contacted by switching the control contacts 40 through individually and/or in groups. If it is determined that there is a continuous connection on one of the control contacts 40, it has been determined that the corresponding control contact 40 is contacted.
Durch gezieltes Durschalten der Steuerkontakte 40 lässt sich der Kontaktierungsbereich A der Fahrzeugkontakteinheit 16 an der Bodenkontakteinheit 18 identifizieren. By specifically switching on the control contacts 40, the contact area A of the vehicle contact unit 16 on the ground contact unit 18 can be identified.
Anschließend kann das Umfeld des ermittelten Steuerkontakts 40 ebenfalls zugeschaltet werden, um zu überprüfen, welche (benachbarten) Steuerkontakte 40 kontaktiert sind. The environment of the determined control contact 40 can then also be switched on in order to check which (adjacent) control contacts 40 have been contacted.
Hierdurch wird sichergestellt, dass eine Aufsetzposition der Fahrzeugkontakteinheit 16 bestimmt wird, da sich aufgrund der Kenntnis der kontaktierten Steuerkontakte 40 zudem ermitteln lässt, welche weiteren Kontakte 30 kontaktiert sind. Hierzu wird ausgenutzt, dass die magnetischen Kontakte 41 vorgesehen sind, wodurch die Fahrzeugkontakteinheit 16 die Bodenkontakteinheit 18 nur in definierter Weise kontaktiert, nämlich derart, dass eine Koppelung über zwei magnetische Kontakte 41 vorliegt, was auch als „Schnappung“ bezeichnet wird. This ensures that a placement position of the vehicle contact unit 16 is determined, since based on the knowledge of the contacted control contacts 40, it can also be determined which other contacts 30 are contacted. For this purpose, use is made of the fact that the magnetic contacts 41 are provided, whereby the vehicle contact unit 16 only contacts the ground contact unit 18 in a defined manner, namely in such a way that there is a coupling via two magnetic contacts 41, which is also referred to as “snapping”.
Die Steuerkontakte 40 können zudem unterschiedliche Steuersignale führen, wodurch zusätzlich festgestellt werden kann, wie die Kontaktierungsorientierung der Fahrzeugkontakteinheit 16 in Bezug auf die Bodenkontakteinheit 18 ist. Auch dies kann wiederum mittels des Überwachungsschaltkreises 20 erfolgen. The control contacts 40 can also carry different control signals, whereby it can also be determined what the contacting orientation of the vehicle contact unit 16 is in relation to the ground contact unit 18. This can also be done using the monitoring circuit 20.
Die Ladeinfrastruktur 12 und/oder die Fahrzeugkontakteinheit 16 sind bzw. ist demnach eingerichtet, mittels der wenigstens zwei Steuerkontakte 40 eine Kontaktierungsorientierung der Fahrzeugkontakteinheit 16 an der Ladefläche 28 zu erfassen. The charging infrastructure 12 and/or the vehicle contact unit 16 are/is accordingly set up to detect a contacting orientation of the vehicle contact unit 16 on the loading area 28 by means of the at least two control contacts 40.
In Abhängigkeit der durchgeführten Kontaktierungsüberprüfung und der dabei ermittelten Kontaktierungsposition, also der Aufsetzposition, sowie der optional festgestellten Kontaktierungsorientierung könnten dann die kontaktierten Leistungskontakte 32 mit bestimmten Potenziallagen 34 verbunden werden, insbesondere über die entsprechende Schalteinheit 56. Depending on the contacting check carried out and the contacting position determined, i.e. the placement position, as well as the optionally determined contacting orientation, the contacted power contacts 32 could then be connected to specific potential positions 34, in particular via the corresponding switching unit 56.
Während der Überprüfungsphase kann jedoch noch eine Schutzleiterüberprüfung stattfinden, bei der ein Teststrom über wenigstens einen Kontakt 30 der mehreren Kontakte 30 geführt wird, um eine Kontaktgüte der vorliegenden konduktiven Verbindung zwischen der Fahrzeugkontakteinheit 16 und der Bodenkontakteinheit 18 zu ermitteln. During the checking phase, however, a protective conductor check can still take place, in which a test current is passed over at least one contact 30 of the several contacts 30 in order to determine a contact quality of the existing conductive connection between the vehicle contact unit 16 and the ground contact unit 18.
Hierzu kann das Fahrzeug 14 einen Stromgenerator oder einen Signalgenerator umfassen, welcher den Teststrom bereitstellt, der über einen der Kontakte der Fahrzeugkontakteinheit 16 auf einen hiermit gekoppelten Kontakt 30 der Kontakte 30 der Bodenkontakteinheit 18 geleitet wird. For this purpose, the vehicle 14 can include a current generator or a signal generator, which provides the test current, which is conducted via one of the contacts of the vehicle contact unit 16 to a contact 30 of the contacts 30 of the ground contact unit 18 coupled thereto.
Beispielsweise kann einer der Leistungskontakte 32 genutzt werden, welcher mit einem korrespondierenden Leistungskontakt 32 der Fahrzeugkontakteinheit 16 gekoppelt ist, wobei der entsprechende Leistungskontakt 32 der Bodenkontakteinheit 18 auf das Schutzleiter-Niveau geschaltet worden ist, welches dem Niveau des Schutzleiter-Kontakts 36 entspricht. Hierzu kann ein Relais vorgesehen sein, über das der entsprechende Kontakt 30 mit dem Schutzleiter-Niveau verbunden wird. For example, one of the power contacts 32 can be used, which is coupled to a corresponding power contact 32 of the vehicle contact unit 16, the corresponding power contact 32 of the ground contact unit 18 being switched to the protective conductor level, which corresponds to the level of the protective conductor contact 36. A relay can be provided for this purpose, via which the corresponding contact 30 is connected to the protective conductor level.
Anschließend kann dann ein Widerstand gemessen werden, um die Kontaktgüte zu ermitteln. Hierbei sollte der gemessene Widerstand einen Widerstandswert von 0,1 Q nicht überschreiten, sodass ein Schutzleiterwiderstands-Schwellenwert von 0,1 Q vorgesehen ist. Der verwendete Teststrom sollte dabei eine Stromstärke von mindestens 200 mA haben. Alternativ kann auch vorgesehen sein, dass der Teststrom durch die Bodenkontakteinheit 18 bereitgestellt wird. A resistance can then be measured to determine the contact quality. The measured resistance should not exceed a resistance value of 0.1 Q, so that a protective conductor resistance threshold of 0.1 Q is provided. The test current used should have a current strength of at least 200 mA. Alternatively, it can also be provided that the test current is provided by the ground contact unit 18.
Ein weiterer Schritt sieht vor, dass bei der Überprüfung eine Isolationsüberprüfung durchgeführt wird, um festzustellen, dass zwischen Kontakten 30 oder anderen Bereichen der Bodenkontakteinheit 18 keine Kriech- oder Nebenströme oder ähnliches vorliegen. Die Isolationsüberprüfung kann grundsätzlich zwischen zwei Kontakten 30 durchgeführt werden, indem eine Testspannung angelegt und ein Isolationswiderstand gemessen wird, der mit einem vorgegebenen Isolationswiderstands-Schwellenwert verglichen wird. Beispielsweise hat die Testspannung zumindest 500 V. Der Isolationswiderstands-Schwellenwert beträgt beispielsweise 0,25 MQ. A further step provides that an insulation check is carried out during the check in order to determine that there are no leakage or secondary currents or the like between contacts 30 or other areas of the ground contact unit 18. In principle, the insulation test can be carried out between two contacts 30 by applying a test voltage and measuring an insulation resistance, which is compared with a predetermined insulation resistance threshold. For example, the test voltage is at least 500 V. The insulation resistance threshold is, for example, 0.25 MQ.
Die beiden Kontakte 30, die für die Isolationsüberprüfung herangezogen werden, können benachbarte Kontakte auf der Ladefläche 28 sein, insbesondere zwei Kontakte 30 der Teilmenge der Kontakte 30, die beim Vorliegen der konduktiven Verbindung kontaktiert sind. Zwischen benachbarten Kontakten 30 kann am ehesten eine (ungewollte) leitende Verbindung vorkommen, beispielsweise über einen Gegenstand, Dreck oder Feuchtigkeit. Insbesondere wird die Isolationsüberprüfung zwischen zwei Leistungskontakten 32 durchgeführt. Alternativ oder ergänzend kann vorgesehen sein, dass die Isolationsüberprüfung zwischen zumindest einem Leitungskontakt 32 und dem zumindest einen Schutzleiter-Kontakt 36 durchgeführt wird. Auch kann die Isolationsüberprüfung zwischen zumindest einem Leitungskontakt 32 und dem Steuerkontakt 40 durchgeführt werden. The two contacts 30 that are used for the insulation check can be adjacent contacts on the loading surface 28, in particular two contacts 30 of the subset of the contacts 30 that are contacted when the conductive connection is present. An (unintentional) conductive connection is most likely to occur between adjacent contacts 30, for example via an object, dirt or moisture. In particular, the insulation check is carried out between two power contacts 32. Alternatively or additionally, it can be provided that the insulation check is carried out between at least one line contact 32 and the at least one protective conductor contact 36. The insulation check can also be carried out between at least one line contact 32 and the control contact 40.
Auch kann bei der Isolationsüberprüfung die Isolation von einem Kontakt 30 der Teilmenge zu einem Punkt auf der Ladefläche 28 des Grundkörpers 26 gemessen werden. Grundsätzlich kann vorgesehen sein, dass die Isolationsüberprüfung nur dann durchgeführt wird, wenn zuvor festgestellt worden ist, dass zumindest eine Teilmenge der mehreren Kontakte 30 überhaupt kontaktiert ist, also eine konduktive Verbindung vorliegt. During the insulation check, the insulation from a contact 30 of the subset to a point on the loading surface 28 of the base body 26 can also be measured. In principle, it can be provided that the insulation check is only carried out if it has previously been determined that at least a subset of the several contacts 30 are contacted at all, i.e. there is a conductive connection.
Darüber hinaus kann die Schutzleiterüberprüfung ebenfalls nur dann durchgeführt werden, wenn zuvor festgestellt worden ist, dass eine konduktive Verbindung vorliegt, also zumindest die Teilmenge der mehreren Kontakte 30 kontaktiert ist. Darüber hinaus kann die Schutzleiterüberprüfung auch nur dann durchgeführt werden, wenn zuvor die Isolationsüberprüfung erfolgreich durchgeführt worden ist. In addition, the protective conductor check can only be carried out if it has previously been determined that there is a conductive connection, i.e. at least the subset of the several contacts 30 is contacted. In addition, the protective conductor check can only be carried out if the insulation check has been carried out successfully beforehand.
Die Isolationsüberprüfung kann auch als Teil einer Reinigungsüberprüfung angesehen werden, bei der eine Kleinschutzspannung an den wenigstens einen Steuerkontakt 40 der Bodenkontakteinheit 18 angelegt wird. Anschließend wird die Isolationsüberprüfung zwischen zwei Kontakten 30 der Bodenkontakteinheit 18 durchgeführt. The insulation check can also be viewed as part of a cleaning check, in which a low protection voltage is applied to the at least one control contact 40 of the ground contact unit 18. The insulation check between two contacts 30 of the ground contact unit 18 is then carried out.
Nachdem die Überprüfung durchgeführt worden ist und sämtliche Überprüfungsschritte erfolgreich abgeschlossen wurden, kann der Ladevorgang beginnen. After the verification has been carried out and all verification steps have been successfully completed, the loading process can begin.
Wie zuvor bereits erläutert, wurden die Leistungskontakte 32, die nicht zur Teilmenge der kontaktierten Kontakte 30 gehören, bereits über die Kontaktschalter 42 potenzialfrei geschaltet, was zudem während des Selbsttests während der Vorbereitung überprüft worden ist. As already explained previously, the power contacts 32, which do not belong to the subset of the contacted contacts 30, have already been switched potential-free via the contact switches 42, which was also checked during the self-test during preparation.
Insofern werden lediglich die Leistungskontakte 32 der entsprechenden Potenziallage 34 zugeschaltet, die zur Teilmenge der kontaktierten Kontakte 30 gehören. In this respect, only the power contacts 32 of the corresponding potential position 34, which belong to the subset of the contacted contacts 30, are switched on.
Hierbei wird auf die Informationen zurückgegriffen, die während der Kontaktierungsüberprüfung gewonnen worden sind, da nur die Leistungskontakte 32 über die zugeordneten Kontaktschalter 42 mit einer Potenziallage 34 verbunden werden, die überhaupt kontaktiert sind, um den Berührschutz sicherzustellen. Diese Information wird aufgrund der erfassten Aufsetzposition gewonnen. Die jeweilige Potenziallage 34 wird ferner aufgrund der bei der Kontaktierungsüberprüfung ermittelten Kontaktierungsorientierung ausgewählt. The information that was obtained during the contact check is used here, since only the power contacts 32 are connected to a potential position 34 via the assigned contact switches 42, which are actually contacted in order to ensure contact protection. This information is obtained based on the recorded landing position. The respective potential position 34 is also selected based on the contact orientation determined during the contact check.
Wie vorstehend erläutert, ist die Schalteinheit 56, insbesondere die Schalter 58, derart eingerichtet, dass die Leistungskontaktebenen P1 , P2, P3, P4 mit den unterschiedlichen Potenziallagen 34 verbunden werden können, also beispielsweise der Neutrallage N oder eine der Phasenlagen L1 , L2, L3. Insofern kann hierüber eingestellt werden, ob in der oberen rechten Ecke eines jeweiligen Rechtecks die Neutrallage N oder eine der Phasenlagen L1 , L2, L3 vorliegt. As explained above, the switching unit 56, in particular the switches 58, is set up in such a way that the power contact levels P1, P2, P3, P4 can be connected to the different potential positions 34, for example the neutral position N or one of the phase positions L1, L2, L3 . In this respect, it can be used to set whether the neutral position N or one of the phase positions L1, L2, L3 is present in the upper right corner of a respective rectangle.
Dies kann in analoger Weise für sämtliche Ecken des Rechtecks gelten, sofern die Schalteinheit 56 wie in Figur 4 gezeigt ausgebildet ist. Daher kann die jeweilige Potenziallage der Ecken des Rechtecks aufgrund der erfassten Kontaktierungsorientierung eingestellt werden. This can apply in an analogous manner to all corners of the rectangle, provided that the switching unit 56 is designed as shown in FIG. Therefore, the respective potential position of the corners of the rectangle can be adjusted based on the detected contacting orientation.
Insbesondere werden zunächst die Leistungskontaktebenen P1 , P2, P3, P4 mit den unterschiedlichen Potenziallagen 34 verbunden, bevor die entsprechend kontaktierten Leistungskontakte 32 über die Kontaktschalter 42 mit den Leistungskontaktebenen P1 , P2, P3, P4 verbunden werden, also auf ein Potenzial gelegt werden. In particular, the power contact levels P1, P2, P3, P4 are first connected to the different potential layers 34 before the correspondingly contacted power contacts 32 are connected to the power contact levels P1, P2, P3, P4 via the contact switches 42, i.e. are connected to a potential.
Nachdem die elektrische Verbindung zwischen den kontaktierten Leistungskontakten 32 und den entsprechenden Potenziallagen 34 hergestellt worden ist, kann ein Ladestrom von der Bodenkontakteinheit 18 über die Fahrzeugkontakteinheit 16 in die Batterie des Fahrzeugs 14 fließen, wodurch die Batterie entsprechend geladen wird. After the electrical connection between the contacted power contacts 32 and the corresponding potential positions 34 has been established, a charging current can flow from the ground contact unit 18 via the vehicle contact unit 16 into the battery of the vehicle 14, whereby the battery is charged accordingly.
Während des Ladevorgangs findet die kontinuierliche Berührschutzüberwachung statt, wie bereits erläutert wurde. Hierbei wird festgestellt, ob tatsächlich nur die kontaktierten Leistungskontakte 32 einer entsprechenden Potenziallage 34 zugeschaltet sind. Continuous touch protection monitoring takes place during the charging process, as already explained. This determines whether only the contacted power contacts 32 of a corresponding potential position 34 are actually connected.
Des Weiteren wird hierbei überprüft, ob die bestehende Kontaktierung während des Ladevorgangs abreißt, indem ein Kontakt 30 der Teilmenge der kontaktierten Kontakte kontinuierlich überwacht wird, nämlich der Steuerkontakt 40. Furthermore, it is checked whether the existing contact breaks off during the charging process by continuously monitoring a contact 30 of the subset of contacted contacts, namely the control contact 40.
Hierbei ist unter anderem vorgesehen, dass der wenigstens eine SteuerkontaktAmong other things, it is provided that the at least one control contact
40 eine kleinere Fläche als der zumindest eine Schutzleiter- Kontakt 36 und/oder als einer der Leistungskontakte 32 hat, insbesondere als jeder der Leistungskontakte 32. Insofern würde zunächst die Verbindung über den wenigstens einen Steuerkontakt 40 abreißen, bevor die Verbindungen über die Leistungskontakte 32 und/oder die Verbindung über den Schutzleiter-Kontakt 36 abreißen bzw. abreißt. 40 has a smaller area than the at least one protective conductor contact 36 and/or as one of the power contacts 32, in particular as each of the power contacts 32. In this respect, the connection via the at least one control contact 40 would first be broken off before the connections via the power contacts 32 and/or the connection via the protective conductor contact 36 would be torn off or torn off.
Sollte festgestellt werden, dass der Berührschutz nicht mehr gewährleistet ist, also die Verbindung über den wenigstens einen Steuerkontakt 40 abgerissen ist, so wird die Abschalteinrichtung 22 vom Überwachungsschaltkreis 20 angesteuert, wodurch entweder der Hauptschalter 48 geöffnet wird, um eine galvanische Trennung vorzunehmen, und/oder die elektronische Leistungsregelung 50 das entsprechende Potenzial herunterregelt, bis ein unkritischer Wert der Spannung erreicht worden ist. Der unkritische Wert kann eine Spannung sein, die ungefährlich ist, insbesondere eine Spannung unterhalb von 25 V Wechselspannung, also 25 Vac, bzw. 60 V Gleichspannung, also 60 Vdc. If it is determined that contact protection is no longer guaranteed, i.e. the connection via the at least one control contact 40 is broken, the shutdown device 22 is controlled by the monitoring circuit 20, whereby either the main switch 48 is opened in order to carry out a galvanic isolation, and / or the electronic power control 50 regulates the corresponding potential down until a non-critical voltage value has been reached. The non-critical value can be a voltage that is harmless, in particular a voltage below 25 V AC, i.e. 25 Vac, or 60 V DC, i.e. 60 Vdc.
Alternativ oder ergänzend zur kleineren Fläche des wenigstens einen Steuerkontakts 40 kann auch vorgesehen sein, dass die Steuerkontakte 40 mit einem geringeren Federweg als die Leistungskontakte 32 und/oder der zumindest eine Schutzleiter-Kontakt 36 ausgebildet sind, insbesondere die Steuerkontakte 40 der Fahrzeugkontakteinheit 16. Ebenso können die Steuerkontakte 40 kürzer sein als die Leistungskontakte 32 und/oder der zumindest eine Schutzleiter-Kontakt 36. Alternatively or in addition to the smaller area of the at least one control contact 40, it can also be provided that the control contacts 40 are designed with a smaller spring travel than the power contacts 32 and / or the at least one protective conductor contact 36, in particular the control contacts 40 of the vehicle contact unit 16. Likewise The control contacts 40 can be shorter than the power contacts 32 and/or the at least one protective conductor contact 36.
In jedem Fall ist so gewährleistet, dass bei einer Relativverschiebung der Fahrzeugkontakteinheit 16 zur Bodenkontakteinheit 18 zunächst die über den wenigstens einen Steuerkontakt 40 hergestellte Verbindung abreißt, bevor die Verbindung über die Leistungskontakte 32 und/oder die Verbindung über den Schutzleiter-Kontakt 36 abreißt. Die Leistungskontakte 32 lassen sich so aktiv potenzialfrei schalten bzw. das Spannungsniveau aktiv absenken, bevor deren Verbindung abreißt und/oder ein Lichtbogen entstehen würde. In any case, this ensures that when the vehicle contact unit 16 is displaced relative to the ground contact unit 18, the connection established via the at least one control contact 40 is initially torn off before the connection via the power contacts 32 and/or the connection via the protective conductor contact 36 is torn off. The power contacts 32 can thus be actively switched to potential-free or the voltage level can be actively reduced before their connection breaks and/or an arc occurs.
Das Abreißen der konduktiven Verbindung wird insbesondere in einer Richtung festgestellt, die senkrecht zur Kontaktierungsrichtung ist, also in der Ebene, in der die Kontaktierung vorliegt. Es wird demnach festgestellt, ob die Fahrzeugkontakteinheit 16 relativ zur Bodenkontakteinheit 18 verrutscht bzw. sich verschiebt, wodurch die Verbindung über den wenigstens einen Steuerkontakt 40 abreißt, insbesondere als erstes. Sollte kein ungewünschtes Abreißen der konduktiven Verbindung erkannt werden, wird der Ladevorgang bis zum Ende durchgeführt. Die Kontaktierungsüberwachung findet dabei kontinuierlich statt, wie vorstehend schon erläutert. The tearing of the conductive connection is detected in particular in a direction that is perpendicular to the contacting direction, i.e. in the plane in which the contacting is present. It is therefore determined whether the vehicle contact unit 16 slips or shifts relative to the ground contact unit 18, as a result of which the connection via the at least one control contact 40 breaks off, in particular first. If no unwanted tearing of the conductive connection is detected, the charging process is carried out until the end. The contact monitoring takes place continuously, as already explained above.
Nachdem der Ladevorgang abgeschlossen worden ist, wird die konduktive Verbindung zwischen der Fahrzeugkontakteinheit 16 und der Bodenkontakteinheit 18 aktiv getrennt. After the charging process has been completed, the conductive connection between the vehicle contact unit 16 and the ground contact unit 18 is actively separated.
Hierzu werden zunächst die zuvor zugeschalteten Leistungskontakte 32, welche der Teilmenge angehören, potenzialfrei geschaltet, indem die entsprechenden Kontaktschalter 42 angesteuert werden. For this purpose, the previously connected power contacts 32, which belong to the subset, are first switched potential-free by controlling the corresponding contact switches 42.
Zudem kann auch die Abschalteinrichtung 22 entsprechend angesteuert werden, um beispielsweise eine galvanische Trennung über den Hauptschalter 48 durchzuführen. Dies schafft eine Redundanz. Zusätzlich kann noch einmal überprüft werden, ob die Leistungskontakte 32 alle potenzialfrei sind, indem die zugeordneten Überwachungskontakte 46 über den Überwachungsschaltkreis 20 überwacht werden. In addition, the shutdown device 22 can also be controlled accordingly, for example to carry out galvanic isolation via the main switch 48. This creates redundancy. In addition, it can be checked again whether the power contacts 32 are all potential-free by monitoring the assigned monitoring contacts 46 via the monitoring circuit 20.
Anschließend wird die konduktive Verbindung gelöst, indem die Fahrzeugkontakteinheit 16 außer Anlage gebracht wird, sodass kein Kontakt mehr mit der Bodenkontakteinheit 18 besteht. Das Fahrzeug 14 kann dann die elektrische Ladeinfrastruktur 12 verlassen. The conductive connection is then released by disengaging the vehicle contact unit 16 so that there is no longer any contact with the ground contact unit 18. The vehicle 14 can then leave the electrical charging infrastructure 12.
Abschließend kann noch ein erneuter Selbsttest durchgeführt werden, indem festgestellt wird, ob sich sämtliche Leistungskontakte 32 in ihrem potenzialfreien Zustand befinden, also ob die zugeordneten Kontaktschalter 42 allesamt im nichtstromführenden Zustand sind, der vorliegt, wenn die entsprechenden Hauptkontakte 44 geöffnet bzw. die Überwachungskontakte 46 geschlossen sind. Finally, a new self-test can be carried out by determining whether all power contacts 32 are in their potential-free state, i.e. whether the assigned contact switches 42 are all in the non-current-carrying state, which is present when the corresponding main contacts 44 are opened or the monitoring contacts 46 are closed.
Grundsätzlich kann der Selbsttest natürlich auch zu anderen Zeitpunkten durchgeführt werden. Es können also Selbsttests zu mehreren Zeitpunkten durchgeführt werden, beispielsweise zyklisch, um die Bereitschaft der elektrischen Ladeinfrastruktur 12, insbesondere die der Bodenkontakteinheit 18, kontinuierlich zu überprüfen. In principle, the self-test can of course also be carried out at other times. Self-tests can therefore be carried out at several times, for example cyclically, in order to continuously check the readiness of the electrical charging infrastructure 12, in particular that of the ground contact unit 18.
Insofern ist sichergestellt, dass das Fahrzeug 14 effizient elektrisch geladen werden kann, indem eine konduktive Verbindung vorgenommen wird. Gleichzeitig sind entsprechende Sicherheitsvorkehrungen getroffen, indem überprüft wird, ob sich die Bodenkontakteinheit 18 in einem Zustand befindet, der für einen Ladevorgang geeignet ist. In this respect, it is ensured that the vehicle 14 can be efficiently charged electrically by making a conductive connection. At the same time Appropriate safety precautions are taken by checking whether the ground contact unit 18 is in a state that is suitable for a charging process.
Der in Figur 5 gezeigte Ablauf und das zugehörige Verfahren kann grundsätzlich von der elektrischen Ladeinfrastruktur 12 ausgeführt werden, die hierzu entsprechend eingerichtet ist. The process shown in Figure 5 and the associated method can in principle be carried out by the electrical charging infrastructure 12, which is set up accordingly.
Grundsätzlich ist die Fahrzeugkontakteinheit 16 translatorisch und/oder rotatorisch in einer zur Ladefläche 28 parallelen Ebene bewegbar. Die Fahrzeugkontakteinheit 16 kann sogar entlang der Ladefläche 28 bewegt werden, also parallel hierzu, wenn die Fahrzeugkontakteinheit 16 auf der Ladefläche 28 aufliegt. Basically, the vehicle contact unit 16 can be moved translationally and/or rotationally in a plane parallel to the loading area 28. The vehicle contact unit 16 can even be moved along the loading area 28, i.e. parallel to it, when the vehicle contact unit 16 rests on the loading area 28.
Die translatorische und/oder rotatorische Relativbewegung der Fahrzeugkontakteinheit 16 zur Ladefläche 28 stellt sicher, dass die Kontakte 30 der Fahrzeugkontakteinheit 16 und die Kontakte 30 der Bodenkontakteinheit 18 in Anlage kommen können, sich also überdecken. The translational and/or rotational relative movement of the vehicle contact unit 16 to the loading area 28 ensures that the contacts 30 of the vehicle contact unit 16 and the contacts 30 of the ground contact unit 18 can come into contact, i.e. overlap.

Claims

Patentansprüche Patent claims
1. Ladeinfrastruktur (12) zum Herstellen einer konduktiven Verbindung mit einer Fahrzeugkontakteinheit (16), wobei die Ladeinfrastruktur (12) eine Bodenkontakteinheit (18) umfasst, die einen plattenförmigen Grundkörper (26) und mehrere Kontakte (30) aufweist, die auf einer Ladefläche (28) des Grundkörpers (26) angeordnet sind, an der die Fahrzeugkontakteinheit (16) zur Anlage kommen kann, wobei die mehreren Kontakte (30) zumindest einen Schutzleiter-Kontakt (36), Leistungskontakte (32) sowie wenigstens einen Steuerkontakt (40) zur Detektion einer Kontaktierung umfassen, wobei der zumindest eine Schutzleiter- Kontakt (36) fest verdrahtet ist, wobei die Leistungskontakte (32) wenigstens einer Potenziallage (34) zugeordnet sind, wobei der wenigstens eine Steuerkontakt (40) separat zu den Leistungskontakten (32) und separat zu dem zumindest einen Schutzleiter-Kontakt (36) ausgebildet ist. 1. Charging infrastructure (12) for establishing a conductive connection with a vehicle contact unit (16), the charging infrastructure (12) comprising a ground contact unit (18) which has a plate-shaped base body (26) and a plurality of contacts (30) which are on a loading area (28) of the base body (26) are arranged, on which the vehicle contact unit (16) can come into contact, the plurality of contacts (30) having at least one protective conductor contact (36), power contacts (32) and at least one control contact (40). for detecting contact, wherein the at least one protective conductor contact (36) is hard-wired, the power contacts (32) being assigned to at least one potential layer (34), the at least one control contact (40) being separate from the power contacts (32). and is formed separately from the at least one protective conductor contact (36).
2. Ladeinfrastruktur (12) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens zwei Leistungskontakte (32) einer gleichen Potenziallage (34) zugeordnet sind, insbesondere wobei mehrere Potenziallagen (34) vorgesehen sind, wobei jeder Potenziallage (34) wenigstens zwei Leistungskontakte (32) zugeordnet sind. 2. Charging infrastructure (12) according to claim 1, characterized in that at least two power contacts (32) are assigned to the same potential layer (34), in particular wherein several potential layers (34) are provided, with each potential layer (34) having at least two power contacts (32 ) assigned.
3. Ladeinfrastruktur (12) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Ladeinfrastruktur (12) einen Überwachungsschaltkreis (20) umfasst, der eingerichtet ist, die Kontaktierung des wenigstens einen Steuerkontakts (40) zu überwachen, insbesondere wobei der Überwachungsschaltkreis (20) eingerichtet ist, eine Aufsetzposition der Fahrzeugkontakteinheit zu bestimmen. 3. Charging infrastructure (12) according to claim 1 or 2, characterized in that the charging infrastructure (12) comprises a monitoring circuit (20) which is set up to monitor the contacting of the at least one control contact (40), in particular wherein the monitoring circuit (20 ) is set up to determine a placement position of the vehicle contact unit.
4. Ladeinfrastruktur (12) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Steuerkontakt (40) eine kleinere Fläche als der zumindest eine Schutzleiter-Kontakt (36) und/oder als einer der Leistungskontakte (32) hat, insbesondere als jeder der Leistungskontakte (32). 4. Charging infrastructure (12) according to one of the preceding claims, characterized in that the at least one control contact (40) has a smaller area than the at least one protective conductor contact (36) and / or than one of the power contacts (32), in particular as each of the power contacts (32).
5. Ladeinfrastruktur (12) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die mehreren Kontakte (30) wenigstens zwei Steuerkontakte (40) umfassen, sodass die Ladeinfrastruktur (12) eingerichtet ist, mittels der wenigstens zwei Steuerkontakte (40) eine Kontaktierungsorientierung der Fahrzeugkontakteinheit (16) an der Ladefläche (28) zu erfassen, insbesondere wobei die mehreren Kontakte (30) zwei Kategorien von Steuerkontakten (40) umfassen, die sich hinsichtlich verwendeter Steuersignale unterscheiden, die über die Steuerkontakte (40) geleitet sind. 5. Charging infrastructure (12) according to one of the preceding claims, characterized in that the plurality of contacts (30) comprise at least two control contacts (40), so that the charging infrastructure (12) is set up to have a contacting orientation by means of the at least two control contacts (40). Vehicle contact unit (16) on the loading area (28) to detect, in particular wherein the plurality of contacts (30) include two categories of control contacts (40) which differ in terms of control signals used which are passed over the control contacts (40).
6. Ladeinfrastruktur (12) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der zumindest eine Schutzleiter-Kontakt (36) durch eine durchgehende Fläche ausgebildet ist, die eine Schutzleiter-Ebene (38) bereitstellt, die durch die Leistungskontakte (32) und/oder den wenigstens einen Steuerkontakt (40) durchbrochen ist. 6. Charging infrastructure (12) according to one of the preceding claims, characterized in that the at least one protective conductor contact (36) is formed by a continuous surface which provides a protective conductor level (38) which is formed by the power contacts (32) and / or the at least one control contact (40) is broken.
7. Fahrzeugkontakteinheit (16) zum Herstellen einer konduktiven Verbindung mit einer Bodenkontakteinheit (18), wobei die Fahrzeugkontakteinheit (16) mehrere Kontakte (30) aufweist, die auf einer Ladefläche (28) der Bodenkontakteinheit (18) zur Anlage kommen können, wobei die Fahrzeugkontakteinheit (16) translatorisch und/oder rotatorisch in einer zur Ladefläche (28) parallelen Ebene bewegbar ist, wobei die mehreren Kontakte (30) zumindest einen Schutzleiter-Kontakt (36), Leistungskontakte (32) sowie wenigstens einen Steuerkontakt (40) zur Detektion einer Kontaktierung umfassen, wobei der zumindest eine Schutzleiter-Kontakt (36) fest verdrahtet ist, wobei die Leistungskontakte (32) wenigstens einer Potenziallage (34) zugeordnet sind, wobei der wenigstens eine Steuerkontakt (40) separat zu den Leistungskontakten (32) und separat zu dem zumindest einen Schutzleiter-Kontakt (36) ausgebildet ist. 7. Vehicle contact unit (16) for establishing a conductive connection with a ground contact unit (18), wherein the vehicle contact unit (16) has a plurality of contacts (30) which can come into contact with a loading area (28) of the ground contact unit (18), the Vehicle contact unit (16) can be moved translationally and/or rotationally in a plane parallel to the loading area (28), the plurality of contacts (30) having at least one protective conductor contact (36), power contacts (32) and at least one control contact (40) for detection a contacting, wherein the at least one protective conductor contact (36) is hard-wired, the power contacts (32) being assigned to at least one potential layer (34), the at least one control contact (40) being separate from the power contacts (32) and separately to which at least one protective conductor contact (36) is formed.
8. Fahrzeugkontakteinheit (16) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontakte (30) derart ausgebildet sind, dass der wenigstens eine Steuerkontakt (40) bei einer Relativbewegung der Fahrzeugkontakteinheit (16) zur Bodenkontakteinheit (18) früher als die Leistungskontakte (32) und/oder der zumindest eine Schutzleiter-Kontakt (36) die Kontaktierung zur Bodenkontakteinheit (18) verliert und/oder dass der zumindest eine Schutzleiter-Kontakt (36) bei einer Relativbewegung der Fahrzeugkontakteinheit (16) zur Bodenkontakteinheit (18) später als die Leistungskontakte (32) die Kontaktierung zur Bodenkontakteinheit (18) verliert. 8. Vehicle contact unit (16) according to claim 7, characterized in that the contacts (30) are designed such that the at least one control contact (40) opens earlier than the power contacts (32) when the vehicle contact unit (16) moves relative to the ground contact unit (18). ) and/or the at least one protective conductor contact (36) loses contact with the ground contact unit (18) and/or that the at least one protective conductor contact (36) moves later than that when the vehicle contact unit (16) moves relative to the ground contact unit (18). Power contacts (32) lose contact with the ground contact unit (18).
9. System (10) zum Herstellen einer konduktiven Verbindung, wobei das System (10) eine Fahrzeugkontakteinheit (16) mit mehreren Kontakten (30) aufweist, die zumindest einen Schutzleiter-Kontakt (36), Leistungskontakte (32) sowie wenigstens einen Steuerkontakt (40) zur Detektion einer Kontaktierung umfassen, wobei das System (10) eine Bodenkontakteinheit (18) mit einem plattenförmigen Grundkörper (26) und mehreren Kontakten (30) aufweist, die auf einer Ladefläche (28) des Grundkörpers (26) angeordnet sind und zumindest einen Schutzleiter-Kontakt (36), Leistungskontakte (32) sowie wenigstens einen Steuerkontakt (40) zur Detektion einer Kontaktierung umfassen, wobei der zumindest eine Schutzleiter-Kontakt (36) jeweils fest verdrahtet ist, wobei die jeweiligen Leistungskontakte (32) wenigstens einer Potenziallage (34) zugeordnet sind, wobei der jeweilige wenigstens eine Steuerkontakt (40) separat zu den Leistungskontakten (32) und separat zu dem zumindest einen Schutzleiter-Kontakt (36) ausgebildet ist, wobei die Fahrzeugkontakteinheit (16) translatorisch und/oder rotatorisch in einer zur Ladefläche (28) parallelen Ebene bewegbar ist, wobei das System (10) einen Überwachungsschaltkreis (20) und einen Signalgenerator (64) umfasst, wobei das System (10) eingerichtet ist, ein Steuersignal mittels des Signalgenerators (64) an wenigstens einen Steuerkontakt (40) der Bodenkontakteinheit (18) oder der Fahrzeugkontakteinheit (16) anzulegen, und wobei das System (10) eingerichtet ist, eine Kontaktierung der Bodenkontakteinheit (18) mittels des Überwachungsschaltkreises (20) zu detektieren, der eingerichtet ist, das vom Signalgenerator (64) erzeugte Steuersignal zu empfangen und auszuwerten, welches im kontaktierten Zustand über den wenigstens einen Steuerkontakt (40) der Fahrzeugkontakteinheit (16) und/oder den wenigstens einen Steuerkontakt (40) der Bodenkontakteinheit (18) läuft. 9. System (10) for establishing a conductive connection, wherein the system (10) has a vehicle contact unit (16) with a plurality of contacts (30), which has at least one protective conductor contact (36), power contacts (32). and at least one control contact (40) for detecting contact, the system (10) having a ground contact unit (18) with a plate-shaped base body (26) and a plurality of contacts (30) which are on a loading surface (28) of the base body (26 ) are arranged and comprise at least one protective conductor contact (36), power contacts (32) and at least one control contact (40) for detecting contact, the at least one protective conductor contact (36) being hard-wired, the respective power contacts ( 32) are assigned to at least one potential layer (34), the respective at least one control contact (40) being designed separately from the power contacts (32) and separately from the at least one protective conductor contact (36), the vehicle contact unit (16) being translational and / or rotatably movable in a plane parallel to the loading surface (28), the system (10) comprising a monitoring circuit (20) and a signal generator (64), the system (10) being set up to generate a control signal by means of the signal generator (64 ) to be applied to at least one control contact (40) of the ground contact unit (18) or the vehicle contact unit (16), and wherein the system (10) is set up to detect contacting of the ground contact unit (18) by means of the monitoring circuit (20), which is set up to receive and evaluate the control signal generated by the signal generator (64), which in the contacted state runs via the at least one control contact (40) of the vehicle contact unit (16) and / or the at least one control contact (40) of the ground contact unit (18).
10. System (10) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontakte (30) der Bodenkontakteinheit (18) und die Kontakte (30) der Fahrzeugkontakteinheit (16) derart ausgebildet sind, dass eine Verbindung über den Schutzleiter-Kontakt (36) der Bodenkontakteinheit (18) und den Schutzleiter- Kontakt (36) der Fahrzeugkontakteinheit (16) bestehen bleibt, wenn die Verbindungen über die Leistungskontakte (32) bei einer Relativbewegung der Fahrzeugkontakteinheit (16) zur Bodenkontakteinheit (18) bereits abgerissen sind, insbesondere aufgrund einer Relativbewegung der Fahrzeugkontakteinheit (16) zur Bodenkontakteinheit (18). 10. System (10) according to claim 9, characterized in that the contacts (30) of the ground contact unit (18) and the contacts (30) of the vehicle contact unit (16) are designed such that a connection via the protective conductor contact (36) the ground contact unit (18) and the protective conductor contact (36) of the vehicle contact unit (16) remain in place if the connections via the power contacts (32) have already been broken during a relative movement of the vehicle contact unit (16) to the ground contact unit (18), in particular due to a Relative movement of the vehicle contact unit (16) to the ground contact unit (18).
11 . System (10) nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Steuerkontakt (40) der Bodenkontakteinheit (18) und/oder der wenigstens eine Steuerkontakt (40) der Fahrzeugkontakteinheit (16) derart ausgebildet sind bzw. ist, dass eine Verbindung über den Steuerkontakt (40) der Bodenkontakteinheit (18) und den Steuerkontakt (40) der Fahrzeugkontakteinheit (16) bei einer Relativbewegung der Fahrzeugkontakteinheit (16) zur Bodenkontakteinheit (18) abreißt, bevor die Verbindungen über die Leistungskontakte (32) abreißen. 11. System (10) according to claim 9 or 10, characterized in that the at least one control contact (40) of the ground contact unit (18) and / or the at least one control contact (40) of the vehicle contact unit (16) is or is designed such that a connection via the control contact (40) of the ground contact unit (18) and the control contact (40) of the vehicle contact unit (16) is established during a relative movement of the vehicle contact unit (16 ) to the ground contact unit (18) breaks off before the connections via the power contacts (32) break off.
12. Verfahren zum Herstellen einer konduktiven Verbindung zwischen einer Bodenkontakteinheit (18) und einer Fahrzeugkontakteinheit (16), wobei die Fahrzeugkontakteinheit (16) mehrere Kontakte (30) aufweist, die zumindest einen Schutzleiter-Kontakt (36), Leistungskontakte (32) sowie wenigstens einen Steuerkontakt (40) zur Detektion einer Kontaktierung umfassen, wobei die Bodenkontakteinheit (18) einen plattenförmigen Grundkörper (26) und mehrere Kontakte (30) aufweist, die auf einer Ladefläche (28) des Grundkörpers (26) angeordnet sind und zumindest einen Schutzleiter-Kontakt (36), Leistungskontakte (32) sowie wenigstens einen Steuerkontakt (40) zur Detektion einer Kontaktierung umfassen, wobei der zumindest eine Schutzleiter-Kontakt (36) jeweils fest verdrahtet ist, wobei die jeweiligen Leistungskontakte (32) wenigstens einer Potenziallage (34) zugeordnet sind, wobei der jeweilige wenigstens eine Steuerkontakt (40) separat zu den Leistungskontakten (32) und separat zu dem zumindest einen Schutzleiter-Kontakt (36) ausgebildet ist, wobei die Fahrzeugkontakteinheit (16) translatorisch und/oder rotatorisch in einer zur Ladefläche (28) parallelen Ebene bewegbar ist, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst: 12. A method for establishing a conductive connection between a ground contact unit (18) and a vehicle contact unit (16), the vehicle contact unit (16) having a plurality of contacts (30) which have at least one protective conductor contact (36), power contacts (32) and at least a control contact (40) for detecting contact, wherein the ground contact unit (18) has a plate-shaped base body (26) and a plurality of contacts (30) which are arranged on a loading surface (28) of the base body (26) and at least one protective conductor Contact (36), power contacts (32) and at least one control contact (40) for detecting contact, the at least one protective conductor contact (36) being hard-wired, the respective power contacts (32) having at least one potential layer (34). are assigned, the respective at least one control contact (40) being designed separately from the power contacts (32) and separately from the at least one protective conductor contact (36), the vehicle contact unit (16) being translational and/or rotational in a manner relative to the loading area ( 28) parallel plane is movable, the method comprising the following steps:
- Anlegen eines Steuersignals an dem wenigstens einen Steuerkontakt (40) der Bodenkontakteinheit (18) oder der Fahrzeugkontakteinheit (16), und- Applying a control signal to the at least one control contact (40) of the ground contact unit (18) or the vehicle contact unit (16), and
Messen, ob das Steuersignal über eine durchgehende Verbindung übertragen wird, die zumindest den Steuerkontakt (40) der Bodenkontakteinheit (18) und/oder den Steuerkontakt (40) der Fahrzeugkontakteinheit (16) umfasst. Measuring whether the control signal is transmitted via a continuous connection that includes at least the control contact (40) of the ground contact unit (18) and/or the control contact (40) of the vehicle contact unit (16).
13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass ein Kontaktierungsbereich (A) der Fahrzeugkontakteinheit (16) an der Bodenkontakteinheit (18) identifiziert wird, indem die Fahrzeugkontakteinheit (16) relativ zur Bodenkontakteinheit (18) rotiert wird und/oder mehrere Steuerkontakte (40) der Bodenkontakteinheit (18) jeweils einzeln und/oder gruppenweise durchgeschaltet werden. 13. The method according to claim 12, characterized in that a contact area (A) of the vehicle contact unit (16) on the ground contact unit (18) is identified by rotating the vehicle contact unit (16) relative to the ground contact unit (18) and / or a plurality of control contacts ( 40) the Ground contact unit (18) can be switched through individually and/or in groups.
14. Verfahren nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass eine Orientierung der Fahrzeugkontakteinheit (16) relativ zur Bodenkontakteinheit (18) identifiziert wird, indem zumindest zwei Steuerkontakte (40) der Bodenkontakteinheit (18) oder der Fahrzeugkontakteinheit (16) mit unterschiedlichen Steuersignalen beaufschlagt werden. 14. The method according to claim 12 or 13, characterized in that an orientation of the vehicle contact unit (16) relative to the ground contact unit (18) is identified by at least two control contacts (40) of the ground contact unit (18) or the vehicle contact unit (16) with different control signals be applied.
15. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass eine Reinigungsüberprüfung durchgeführt wird, indem eine Kleinschutz- Spannung an den wenigstens einen Steuerkontakt (40) der Bodenkontakteinheit (18) angelegt wird, wobei eine Isolationsüberprüfung zwischen zwei Kontakten (30) der Bodenkontakteinheit (18) durchgeführt wird. 15. The method according to any one of claims 12 to 14, characterized in that a cleaning check is carried out by applying a small protection voltage to the at least one control contact (40) of the ground contact unit (18), with an insulation check between two contacts (30). the ground contact unit (18) is carried out.
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